▶ パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-28
(45)【発行日】2023-07-06
(54)【発明の名称】通信装置、通信方法および集積回路
(51)【国際特許分類】
H04W 52/02 20090101AFI20230629BHJP
H04W 84/12 20090101ALI20230629BHJP
H04W 12/106 20210101ALI20230629BHJP
【ＦＩ】
H04W52/02
H04W84/12
H04W12/106
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022040468
(22)【出願日】2022-03-15
(62)【分割の表示】P 2019558800の分割
【原出願日】2018-04-19
(65)【公開番号】P2022069577
(43)【公開日】2022-05-11
【審査請求日】2022-03-15
(31)【優先権主張番号】62/520,452
(32)【優先日】2017-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】P 2017212884
(32)【優先日】2017-11-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】514136668
【氏名又は名称】パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チトラカール ロジャン
(72)【発明者】
【氏名】ホァン レイ
(72)【発明者】
【氏名】浦部 嘉夫
【審査官】伊東 和重
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１８４２０５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１３５９６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】Minyoung Park et.al.，Proposal for Wake-Up Receiver (WUR) Study Group，IEEE 802.11-16/0722r1，IEEE，2016年05月18日，p.12
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／２４－７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信装置であって、
ウェイクアップ無線（WUR）フレームを受信する、受信機と、
前記受信されたWURフレームに含まれるP-TSF（Time Synchronization Function）タイマーと前記通信装置によりローカルに維持されるP-TSFタイマーに基づいて、前記受信されたWURフレームのメッセージ完全性を検証する、回路と、
を備える通信装置。
【請求項2】
前記WURフレームはメッセージ完全性コード（MIC）を含み、前記回路は、前記MICに基づいて、前記受信されたWURフレームのメッセージ完全性を検証する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項3】
前記MICは、WUR一時鍵と前記WURフレームに含まれるP-TSFタイマーに基づいて計算される、請求項２に記載の通信装置。
【請求項4】
前記WUR一時鍵は、WUR完全性グループ一時鍵であり、前記WURフレームは、ブロードキャスト用または、グループ宛てである、
請求項３に記載の通信装置。
【請求項5】
前記WURフレームは、前記通信装置を起動する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項6】
前記MICは、前記WURフレームを送信するアクセスポイントのアドレスを使用して計算される、請求項２に記載の通信装置。
【請求項7】
前記MICは、前記WURフレームのフレームチェックシーケンス（FCS）フィールドに含まれる、請求項２に記載の通信装置。
【請求項8】
前記MICは、前記WURフレームのIDフィールドから計算される、請求項２に記載の通信装置。
【請求項9】
通信装置により実行される通信方法であって、
ウェイクアップ無線（WUR）フレームを受信する、工程と、
前記受信されたWURフレームに含まれるP-TSFタイマーと前記通信装置によりローカルに維持されるP-TSFタイマーに基づいて、前記受信されたWURフレームのメッセージ完全性を検証する、工程と、を含む、
通信方法。
【請求項10】
通信装置に搭載される集積回路であって、
ウェイクアップ無線（WUR）フレームを受信する、処理と、
前記受信されたWURフレームに含まれるP-TSFタイマーと前記通信装置によりローカルに維持されるP-TSFタイマーに基づいて、前記受信されたWURフレームのメッセージ完全性を検証する、処理と、を制御する、
集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、通信装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＩＥＥＥ（電気電子技術者協会：Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１ｂａタスクグループは、現在、ウェイクアップ無線（ＷＵＲ：ｗａｋｅ－ｕｐ ｒａｄｉｏ）装置の動作に関連する無線通信技術を標準化する過程にある。ＷＵＲ装置は、主接続無線（ＰＣＲ：ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ｒａｄｉｏ）装置と対になる無線装置であり、ＰＣＲと同じ周波数帯域で動作することもあれば、異なる周波数帯域で動作することもある。ＰＣＲは、既存の主流のＩＥＥＥ ８０２．１１の修正（８０２．１１ａ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ、または８０２．１１ａｃ）のいずれかであってよく、またはその他の適用可能な将来の修正（例えば、８０２．１１ａｘ）であってもよい。ＷＵＲ装置の目的は、ＰＣＲが主無線通信として使用されるときに、有効なウェイクアップパケット（ＷＵＲ ＰＨＹプロトコルデータユニット（ＰＰＤＵ：ＰＨＹ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）とも呼ばれる）の受信時にＰＣＲ装置のスリープからの移行をトリガすることである。ＰＣＲ装置は、アクティブ通信中にのみオンになり、アイドルリスニングの期間中には、ＰＣＲ装置がオフになり、ＷＵＲ装置のみが動作している。ＷＵＲ装置は、１ミリワット未満の動作中の受信機消費電力を有することが期待されており、この消費電力は、ＰＣＲ装置の動作中の受信機消費電力と比較して、はるかに少ない。ＷＵＲ装置を備えるデバイスは、ＷＵＲデバイスと呼ばれることがあり、ＷＵＲモードは、ＰＣＲがオフになっておりＷＵＲのみが動作している動作モードを指すことがあり、ＰＣＲモードは、ＰＣＲ装置がオンになっている動作を指すことがある。
【0003】
ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂａの修正は、通信デバイスが通常はバッテリによって駆動される用途やモノのインターネット（ＩＯＴ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ－ｏｆ－Ｔｈｉｎｇｓ）の使用事例を対象にしており、相応な低遅延を維持しながら、バッテリ寿命を延ばすことが非常に望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００９９６６２号明細書 - Pascal Thubert et. al., "Dynamically hashed MAC address for transmission in a network"
【非特許文献】
【0005】
【文献】IEEE Std 802.11-2016
【文献】IEEE 802.11-17/0575r2, Specification Framework for TGba, July 2017
【文献】IEEE 802.11-16/0722r1, "Proposal for Wake-Up Receiver (WUR) Study Group"
【文献】IEEE 802.11-17/0660r0, "WUR Security Proposal"
【文献】Ching-Tsung Hsueh et. al., "A Secure Scheme Against Power Exhausting Attacks in Hierarchical Wireless Sensor Networks"
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ＷＵＲデバイスに関する省電力の多くが、このデバイスが主要なＰＣＲ装置をオフにし、長期間、ＷＵＲモードを維持することの結果であると期待されているため、ＰＣＲモードへの不要な切り替えは、デバイスのバッテリ寿命に悪影響を与える。ＷＵＲモードで通信に使用できる低いデータ速度のため、ＷＵＲ信号は、ＰＣＲ信号と比較して、はるかに単純で短いことが期待される。その結果、ＷＵＲ信号は、隠された動機のために悪意あるデバイスによって極めて容易に捕捉され、複製される。これは特に、ＷＵＲデバイスを、リプレイ攻撃を受けやすくする。攻撃者は、ＷＵＲデバイスをウェイクアップするために中央コントローラによって使用される本物のＷＵＲ信号を捕捉し、バッテリの放電を引き起こす目的で、それらのＷＵＲ信号を将来使用して、ＷＵＲデバイスを不正にウェイクアップする。そのような攻撃は、電力消耗攻撃またはスリープ妨害攻撃（ｄｅｎｉａｌ ｏｆ ｓｌｅｅｐ ａｔｔａｃｋｓ）と呼ばれることもある。
【0007】
本開示の１つの非限定的な実施形態例は、セキュリティ保護されたＷＵＲ信号の送信および受信のための手段を提供し、ＷＵＲデバイスに対する前述した悪意ある攻撃を防ぐ。
【課題を解決するための手段】
【0008】
１つの一般的な態様では、本明細書で開示された技術は、動作中に、共有暗号秘密鍵（ｓｈａｒｅｄ ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｅｃｒｅｔ Ｋｅｙ）および暗号ソルトを使用して、ウェイクアップ無線（ＷＵＲ）フレームのアドレスフィールドに対して計算された、暗号によってエンコードされたメッセージ完全性コード（ＭＩＣ：Ｍｅｓｓａｇｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｃｏｄｅ）を生成する、暗号回路と、動作中に、ＷＵＲフレームのアドレスフィールドをＭＩＣに置き換えることによって、セキュリティ保護されたＷＵＲ信号を生成する、送信信号発生器と、動作中に、セキュリティ保護されたＷＵＲ信号を送信する、送信機と、を備える、通信装置を特徴とする。
【0009】
一般的な実施形態または特定の実施形態が、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、記憶媒体、またはこれらの任意の選択的組み合わせとして実装されてよいことに留意されたい。
【0010】
本開示において説明される通信装置および通信方法は、セキュリティ保護されたＷＵＲ信号の送信および受信のための手段を提供し、ＷＵＲデバイスに対する悪意ある攻撃の結果としての不正なウェイクアップを防ぐ。
【0011】
開示される実施形態のその他の利益および優位性が、本明細書および図面から明らかになるであろう。それらの利益および／または優位性は、本明細書および図面のさまざまな実施形態および特徴によって個別に得られてよく、それらの実施形態および特徴は、そのような利益および／または優位性のうちの１つまたは複数を得るために、すべて提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本物のＷＵＲ対応デバイスおよび悪意あるＷＵＲ対応デバイスが混在する、例示的な異機種環境の８０２．１１無線ネットワークを示す図である。
【図2】８０２．１１ｂａタスクグループにおいて検討されているＷＵＲ ＰＰＤＵのフォーマットを示す図である。
【図3】悪意ある攻撃の例を示している、フレーム送信シーケンスを示す図である。
【図4】第１の実施形態によるＷＵＲモードをネゴシエート／開始するために使用されるフレーム送信シーケンスを示す図である。
【図5】第１の実施形態によるＷＵＲモードのネゴシエーション／開始に使用されるＷＵＲアクションフレーム（ＷＵＲ Ａｃｔｉｏｎ ｆｒａｍｅ）のフォーマットを示す図である。
【図6】セキュリティ保護された送信において使用される秘密鍵を取得するために使用される４ウェイハンドシェイクを示す図である。
【図7】第１の実施形態に従う、ＷＵＲセキュリティエレメント（ＷＵＲ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｅｌｅｍｅｎｔ）内の暗号スイートフィールドのエンコーディングの表である。
【図8】第１の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム用に提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図9A】第１の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム用に提案される別のフレームフォーマットを示す図である。
【図9B】第１の実施形態による暗号ソルト値の通知に使用されるＷＵＲアクションフレームのフォーマットを示す図である。
【図10A】第２の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム用に提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図10B】第２の実施形態によるＭＩＣの通知に使用されるＷＵＲアクションフレームのフォーマットを示す図である。
【図11A】第３の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲ送信において使用される第１のフレーム送信シーケンスを示す図である。
【図11B】第３の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲ送信において使用される第２のフレーム送信シーケンスを示す図である。
【図12】第４の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲ送信において使用されるフレーム送信シーケンスを示す図である。
【図13】第５の実施形態による暗号ソルトの範囲の通知に使用されるＷＵＲアクションフレームのフォーマットを示す図である。
【図14】第５の実施形態に従う例示的なＭＩＣ値の表である。
【図15】第５の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム用に提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図16】第５の実施形態によるセキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレーム（ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ＷＵＲ ｆｒａｍｅｓ）用に提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図17】第６の実施形態によるタイミング同期機能（ＴＳＦ：Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）フィールドのフォーマットを示す図である。
【図18】第６の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム用に提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図19】Ｐ－ＴＳＦが時間同期に使用された場合に発生することがある例示的なクロック変動問題の表である。
【図20】第６の実施形態によるＷＵＲ認証モジュール（ＷＵＲ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ）への入力用のＴＳＦフィールドを作成する中間プロセスを示す図である。
【図21】第６の実施形態による送信機側でセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを作成するための例示的なプロセスを示す図である。
【図22】第６の実施形態による受信機側でセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを検証するための例示的なプロセスを示す図である。
【図23】第６の実施形態によるセキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレーム用に提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図24】第６の実施形態によるセキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレーム用に提案される別のフレームフォーマットを示す図である。
【図25】第６の実施形態によるセキュリティ保護されていないＷＵＲフレーム用に提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図26】第７の実施形態によるパケット番号（ＰＮ：Ｐａｃｋｅｔ Ｎｕｍｂｅｒ）フィールドのフォーマットを示す図である。
【図27】第７の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム用に提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図28】第７の実施形態によるＰＮフィールドを更新するために提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図29】第８の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム用に提案されるフレームフォーマットを示す図である。
【図30】開示された送信方式を実装する例示的なＡＰの簡略化されたブロック図である。
【図31】開示された送信方式を実装する例示的なＡＰの詳細なブロック図である。
【図32】開示された送信方式を実装する例示的なＷＵＲ ＳＴＡの簡略化されたブロック図である。
【図33】開示された送信方式を実装する例示的なＷＵＲ ＳＴＡの詳細なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本開示は、以下の図および実施形態を用いてより良く理解され得る。本明細書に記載された実施形態は、本質的に単なる例であり、本開示の可能性のある適用および使用の一部を説明するために使用されており、本明細書において明示的に説明されていない別の実施形態に関して本開示を制限していると受け取られるべきではない。
【0014】
図１は、本開示が適用されてよい無線通信ネットワーク１００の例を示している。無線通信は、ＩＥＥＥ．８０２．１１などの一般的な無線規格に基づいてよい。無線通信ネットワーク１００は、１つのアクセスポイント（ＡＰ：Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）１１０およびＡＰ１１０に関連付けられた３つの基地局（ＳＴＡ：ｓｔａｔｉｏｎｓ）１２０、１３０、および１４０を含んでよい。ＡＰ１１０は、８０２．１１の波形（例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ））で無線信号を送信および受信することができ、ウェイクアップ無線（ＷＵＲ）の波形（例えば、オンオフキーイング（ＯＯＫ：Ｏｎ－Ｏｆｆ Ｋｅｙｉｎｇ））で無線信号を送信することができる主接続無線（ＰＣＲ）装置（以下では、単に「ＰＣＲ」と呼ぶ）１１２を備える。ＳＴＡ１２０、１３０、および１４０は、ＷＵＲ対応ＳＴＡであり、ＰＣＲ１２２、１３２、および１４２をそれぞれ備えており、さらにウェイクアップ無線受信機（ＷＵＲｘ：Ｗａｋｅ－ｕｐ ｒａｄｉｏ ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ）装置（以下では、単に「ＷＵＲｘ」と呼ぶ）１２４、１３４、および１４４をそれぞれ備える。ＳＴＡ１３０および１４０は、８０２．１１の信号を送信および受信することができ、ＷＵＲ信号を受信することもできる。ＰＣＲ１３２および１４２は、アクティブ通信中にのみオンになってよく（ＰＣＲモード）、アイドルリスニングの期間中には、ＰＣＲがオフになってよく、ＷＵＲｘ１３４および１４４のみが動作していてよい（ＷＵＲモード）。しかし、ＳＴＡ１２０は、ＷＵＲ対応ＳＴＡのすべての機能を有し、加えて、ＰＣＲ１２２も、ウェイクアップ無線（ＷＵＲ）の波形（ＯＯＫ）で無線信号を送信する能力を有する、カスタムメイドのデバイスであってよい。またはＳＴＡ１２０は、単にＷＵＲ ＡＰの機能およびＷＵＲ ＳＴＡの機能の両方を備えるデバイスであってよい。ＡＰ１１０は、ＷＵＲモードで動作しているＳＴＡと通信する必要がある場合、各ＰＣＲをオンにしてＷＵＲｘをオフにすることによってＰＣＲモードに移行するようにＳＴＡに指示するために、ウェイクアップ信号を最初に送信してよい。その後、ＡＰおよびＳＴＡは、ＰＣＲを経由して通信を実行してよい。通信が終了した後に、ＳＴＡは、ＰＣＲをオフにしてＷＵＲｘをオンにすることによって、ＷＵＲモードに再び切り替わってよい。
【0015】
図２は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂａタスクグループにおいて検討されているウェイクアップ信号送信方式を示している。ウェイクアップ信号は、ＷＵＲ ＰＨＹプロトコルデータユニット（ＰＰＤＵ）２００として表されてよい。ＷＵＲ ＰＰＤＵ２００は、２つの個別の部分で構成される。第１の部分は、レガシーの２０ＭＨｚ（ｎｏｎ－ｈｉｇｈ－ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ（ＨＴ）とも呼ばれる）の８０２．１１のプリアンブル２１０および１つの追加のＯＦＤＭシンボルであるＷＵＲマーク２１８を含んでおり、これらは、２０ＭＨｚのチャネル全体を経由して８０２．１１のＯＦＤＭ波形で送信される。第２の部分は、ウェイクアップパケット（ＷＵＰ：ｗａｋｅ－ｕｐ ｐａｃｋｅｔ）ペイロード２２０であり、２０ＭＨｚのチャネル内のより狭いサブチャネル（例えば、４ＭＨｚのサブチャネル）内をＷＵＲ ＯＯＫ波形で送信される。図２では単一のＷＵＰペイロード２２０のみが示されているが、２つ以上（例えば、３つ）のＷＵＰペイロードが、２０ＭＨｚのチャネル内の異なる重複しないサブチャネル上を送信されることも可能である。
【0016】
レガシーの８０２．１１のプリアンブル２１０は、ＷＵＲ信号を理解しないレガシーの８０２．１１のＳＴＡとの共存を可能にする。プリアンブル２１０は、ｎｏｎ－ＨＴショートトレーニングフィールド（Ｌ－ＳＴＦ）２１２、ｎｏｎ－ＨＴロングトレーニングフィールド（Ｌ－ＬＴＦ）２１４、およびｎｏｎ－ＨＴシグナルフィールド（Ｌ－ＳＩＧ）２１６をさらに含む。Ｌ－ＳＩＧ２１６は、ＷＵＰペイロード２２０の長さに関する情報を含み、レガシーの８０２．１１のデバイスが、正しい期間の間、送信を延期できるようにする。二相変位変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）で変調された４マイクロ秒の期間のＷＵＲマーク２１８が、Ｌ－ＳＩＧ２１６の直後に送信され、８０２．１１ｎのデバイスがＷＵＲ ＰＰＤＵ２００を８０２．１１ｎのパケットであるとして誤ってデコードするのを防ぐ。
【0017】
ＷＵＰペイロード２２０は、実際のウェイクアップ信号を含み、ウェイクアッププリアンブル（ｗａｋｅ－ｕｐ ｐｒｅａｍｂｌｅ）２２２およびＷＵＲフレーム２３０を含む。ウェイクアッププリアンブル２２２は、自動利得制御（ＡＧＣ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）、タイミング同期、パケット検出などに使用され、ＷＵＲフレーム２３０は、制御情報を含む。ＷＵＲフレーム２３０は、ＷＵＲ ＭＡＣプロトコルデータユニット（ＭＰＤＵ：ＭＡＣ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）と呼ばれることもあり、ＭＡＣヘッダ２４０、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ：Ｆｒａｍｅ ｃｈｅｃｋ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）２５２、および任意選択のフレームボディフィールド２５０などの、さまざまなサブフィールドでさらに構成されてよい。ＭＡＣヘッダ２４０は、さらに、フレームタイプやフレーム長などを指定するフレーム制御フィールド２４２及び、送信機のアドレスまたは受信機のアドレスのうちのいずれか１つあるいはその両方を含むことができるアドレスフィールド２４４を含んでよい。フレームタイプに応じて、ＴＤ制御フィールド２４６に、その他の制御情報が含まれてよい。例えば、ＷＵＲビーコンフレーム（ＷＵＲ ｂｅａｃｏｎ ｆｒａｍｅｓ）には、ＴＤ制御フィールド２４６はタイムスタンプフィールドを含んでよく、ユニキャストＷＵＲフレーム（ｕｎｉｃａｓｔ ＷＵＲ ｆｒａｍｅｓ）には、ＴＤ制御フィールド２４６はパケット番号などを含んでよい。
【0018】
図３は、図１の無線通信ネットワーク１００内で攻撃者によって開始された例示的なリプレイ攻撃を示すフレーム送信シーケンス３００を示している。攻撃者は、図１のＳＴＡ１２０であってよく、ＡＰおよびＳＴＡは、それぞれ図１のＡＰ１１０およびＳＴＡ１３０であってよい。ＳＴＡ１３０は、ＡＰ１１０とのＷＵＲモードのネゴシエーションを済ませていてよく、ＰＣＲ１３２がオフになっている間、動作中のＷＵＲｘ１３４のみを使用して、ＷＵＲモードで動作していてよい。一方、攻撃者ＳＴＡ１２０は、ＷＵＲｘ１２４およびＰＣＲ１２２の両方がオンにされており、ＡＰ１１０とＳＴＡ１３０の間のトラフィックを監視していてよい。ＡＰ１１０は、ＳＴＡ１３０宛のデータを上層のプロトコルから取得した場合、データフレームをバッファに保存し、ＷＵＲ ＰＰＤＵ３１０を送信してＳＴＡ１３０をウェイクアップする。ＳＴＡ１３０は、ＷＵＲ ＰＰＤＵ３１０を受信したときに、このＰＰＤＵの宛先がＳＴＡ１３０であることを検証し、次にＳＴＡ１３０のＰＣＲ１３２をオンにし、ＰＳポールフレーム３１２をＡＰ１１０に送信する。その間、攻撃者ＳＴＡ１２０のＷＵＲｘ１２４もＷＵＲ ＰＰＤＵ３１０を受信し、今後使用するためにメモリに保存する。ＡＰ１１０は、バッファされたデータフレーム３１４をＳＴＡ１３０に送信することによって、ＰＳポールフレーム３１２に応答する。ＳＴＡ１３０は、確認応答（ＡＣＫ）フレーム３１６をＡＰ１１０に送信することによって、データフレーム３１４の受信を確認し、ＰＣＲ無線１３２をオフにすることによって、ＷＵＲモードに進んでよい。後のある時点で、攻撃者ＳＴＡ１２０は、捕捉したＷＵＲ ＰＰＤＵ３１０を使用して、ＷＵＲ ＰＰＤＵ３１０をＳＴＡ１３０に再送信することによって、ＳＴＡ１３０に対するリプレイ攻撃を開始し、ＳＴＡ１３０をＰＣＲモードに移行させることができる。ＷＵＲ ＰＰＤＵ３２０は、過去にＡＰ１１０によって送信された有効なＷＵＲ ＰＰＤＵのリプレイであるため、ＳＴＡ１３０には有効なＷＵＲ ＰＰＤＵであるように見え、次にＳＴＡ１３０は、別のＰＳポールフレーム３２２を送信することがあり、ＡＰ１１０がデータフレームをＳＴＡ１３０に送信するのを待つことがある。結局、ＳＴＡ１３０がＡＰから何もフレームを受信しなかった場合、ＳＴＡ１３０はＰＣＲモードをタイムアウトすることができ、ＷＵＲモードに戻るが、不必要にＰＣＲモードに移行して、ある程度の電力をすでに失ってしまっているであろう。このような攻撃を軽減するための対策が実施されない場合、攻撃者ＳＴＡ１２０は、ＳＴＡ１３０が完全にバッテリを使い果たすまでリプレイ攻撃を繰り返すことができる。
【0019】
後のセクションでは、本開示を詳細に説明するために、複数の実施形態例が詳細に説明される。以下のセクションでは、本開示による悪意ある不正なウェイクアップ攻撃を軽減するためのさまざまな実施形態が詳細に説明される。
【0020】
＜第１の実施形態＞
図４は、ＷＵＲモード中に使用されるパラメータをＡＰとネゴシエートするためにＷＵＲ ＳＴＡによって使用されるフレーム交換シーケンス４００を示している。フレーム交換シーケンス４００は、ＷＵＲ ＳＴＡが最初にＷＵＲモードに移行する前に、完了する必要がある。その後、フレーム交換シーケンス４００は、ＷＵＲモードに関連するパラメータを変更するために使用されてもよく、あるいはＷＵＲモードに移行するか、またはＷＵＲモードを終了するために使用されてもよい。図５のＷＵＲアクションフレーム５００が、ＷＵＲモードのネゴシエーションに使用されてよい。ＷＵＲ ＳＴＡは、ＷＵＲモード要求フレーム４１０を送信することによって、ＷＵＲモードのネゴシエーションを開始し、ＷＵＲモード要求フレーム４１０は、ＷＵＲモードエレメント５１０内のＷＵＲモード要求／応答フィールド５１２がＷＵＲモード要求に設定された、ＷＵＲアクションフレーム５００の変形であってよい。あるいは、ＷＵＲモード要求指示がＷＵＲアクションフィールド５０２に含まれてもよい。いずれの場合も、ＷＵＲモード要求フレームは、ＷＵＲモード要求の指示を含むＷＵＲアクションフレームのことを指している。図５に示されていないが、ＷＵＲモードエレメントは、デューティサイクルパラメータなどの、ＷＵＲモード動作に関連するその他のパラメータを含んでもよい。第１の実施形態による、ＷＵＲモードエレメントは、セキュリティフィールド５１４も含み、セキュリティフィールド５１４は、ＷＵＲ ＰＰＤＵの今後の送信のためにセキュリティ保護された送信モードを有効化するようにＡＰに要求するために、ＷＵＲ ＳＴＡによって１に設定されてよい。セキュリティ保護されたＷＵＲ送信は、最初からＷＵＲ ＳＴＡによって要求されてもよく、またはＷＵＲ ＳＴＡが攻撃を受けていることを検出したときにのみ、要求されてもよい。ＷＵＲ ＳＴＡは、１回または２回の不正なウェイクアップだけからは攻撃を検出できないことがあるが、ＳＴＡが、特定のしきい値を超えて（例えば、５回）、後続のダウンリンクフレームをＡＰから何も受信せずにウェイクアップされ続けている場合、ＳＴＡは、それ自体が攻撃を受けていると見なし、セキュリティを有効化することを要求してよい。ＡＰは、ＷＵＲモード要求フレーム４１０を受信したときに、ＷＵＲモード応答フレーム４２０を使用して応答する。ＷＵＲモード応答フレーム４２０は、ＷＵＲモードエレメント５１０内のＷＵＲモード要求／応答フィールド５１２がＷＵＲモード応答に設定された、図５のＷＵＲアクションフレーム５００の別の変形である。あるいは、ＷＵＲモード応答指示がＷＵＲアクションフィールド５０２に含まれてもよい。いずれの場合も、ＷＵＲモード応答フレームは、ＷＵＲモード応答の指示を含むＷＵＲアクションフレームのことを指している。ＷＵＲ ＳＴＡがＷＵＲ送信でセキュリティを有効化することを要求した場合、ＡＰは、ＷＵＲ ＳＴＡのＷＵＲモードの動作に必要なパラメータの他に、セキュリティ保護されたＷＵＲ通信に必要なパラメータを含む図５のＷＵＲセキュリティエレメント５２０も、ＷＵＲモード応答フレーム４２０に含める。一旦セキュリティパラメータが通知された後は、ＡＰは、ＷＵＲ ＳＴＡをウェイクアップする必要があるときに、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵ４３０を使用する。
図４は、ＷＵＲモード中に使用されるパラメータをＡＰとネゴシエートするためにＷＵＲ ＳＴＡによって使用されるフレーム交換シーケンス４００を示している。フレーム交換シーケンス４００は、ＷＵＲ ＳＴＡが最初にＷＵＲモードに移行する前に、完了する必要がある。その後、フレーム交換シーケンス４００は、ＷＵＲモードに関連するパラメータを変更するために使用されてもよく、あるいはＷＵＲモードに移行するか、またはＷＵＲモードを終了するために使用されてもよい。図５のＷＵＲアクションフレーム５００が、ＷＵＲモードのネゴシエーションに使用されてよい。ＷＵＲ ＳＴＡは、ＷＵＲモード要求フレーム４１０を送信することによって、ＷＵＲモードのネゴシエーションを開始し、ＷＵＲモード要求フレーム４１０は、ＷＵＲモードエレメント５１０内のＷＵＲモード要求／応答フィールド５１２がＷＵＲモード要求に設定された、ＷＵＲアクションフレーム５００の変形であってよい。あるいは、ＷＵＲモード要求指示がＷＵＲアクションフィールド５０２に含まれてもよい。いずれの場合も、ＷＵＲモード要求フレームは、ＷＵＲモード要求の指示を含むＷＵＲアクションフレームのことを指している。図５に示されていないが、ＷＵＲモードエレメントは、デューティサイクルパラメータなどの、ＷＵＲモード動作に関連するその他のパラメータを含んでもよい。第１の実施形態による、ＷＵＲモードエレメントは、セキュリティフィールド５１４も含み、セキュリティフィールド５１４は、ＷＵＲ ＰＰＤＵの今後の送信のためにセキュリティ保護された送信モードを有効化するようにＡＰに要求するために、ＷＵＲ ＳＴＡによって１に設定されてよい。セキュリティ保護されたＷＵＲ送信は、最初からＷＵＲ ＳＴＡによって要求されてもよく、またはＷＵＲ ＳＴＡが攻撃を受けていることを検出したときにのみ、要求されてもよい。ＷＵＲ ＳＴＡは、１回または２回の不正なウェイクアップだけからは攻撃を検出できないことがあるが、ＳＴＡが、特定のしきい値を超えて（例えば、５回）、後続のダウンリンクフレームをＡＰから何も受信せずにウェイクアップされ続けている場合、ＳＴＡは、それ自体が攻撃を受けていると見なし、セキュリティを有効化することを要求してよい。ＡＰは、ＷＵＲモード要求フレーム４１０を受信したときに、ＷＵＲモード応答フレーム４２０を使用して応答する。ＷＵＲモード応答フレーム４２０は、ＷＵＲモードエレメント５１０内のＷＵＲモード要求／応答フィールド５１２がＷＵＲモード応答に設定された、図５のＷＵＲアクションフレーム５００の別の変形である。あるいは、ＷＵＲモード応答指示がＷＵＲアクションフィールド５０２に含まれてもよい。いずれの場合も、ＷＵＲモード応答フレームは、ＷＵＲモード応答の指示を含むＷＵＲアクションフレームのことを指している。ＷＵＲ ＳＴＡがＷＵＲ送信でセキュリティを有効化することを要求した場合、ＡＰは、ＷＵＲ ＳＴＡのＷＵＲモードの動作に必要なパラメータの他に、セキュリティ保護されたＷＵＲ通信に必要なパラメータを含む図５のＷＵＲセキュリティエレメント５２０も、ＷＵＲモード応答フレーム４２０に含める。一旦セキュリティパラメータが通知された後は、ＡＰは、ＷＵＲ ＳＴＡをウェイクアップする必要があるときに、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵ４３０を使用する。
【0021】
図５のＷＵＲセキュリティエレメント５２０は、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを受信するためにＷＵＲ ＳＴＡによって使用される秘密鍵に関する情報を含む、ＷＵＲセキュリティパラメータ５３０を含む。ＷＵＲ ＳＴＡは、ＩＥＥＥ ８０２．１１のデバイスでもあるため、ＳＴＡが既存の８０２．１１のセキュリティフレームワークをできるだけ再利用するのは理にかなっている。ロバストセキュリティネットワークアソシエーション（ＲＳＮＡ：Ｒｏｂｕｓｔ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）が、ＩＥＥＥ ８０２．１１のデバイスによって使用される既定のセキュリティプロトコルである。ＲＳＮＡ内には、暗号ブロック連鎖メッセージ認証コードプロトコル（ＣＣＭＰ：ｃｉｐｈｅｒ－ｂｌｏｃｋ ｃｈａｉｎｉｎｇ ｍｅｓｓａｇｅ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｄｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ガロア／カウンタモード（ＧＣＭ：Ｇａｌｏｉｓ／ｃｏｕｎｔｅｒ ｍｏｄｅ）プロトコル（ＧＣＭＰ：Ｇａｌｏｉｓ／ｃｏｕｎｔｅｒ ｍｏｄｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ブロードキャスト／マルチキャスト完全性プロトコル（ＢＩＰ：ｂｒｏａｄｃａｓｔ／ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などを使用するカウンタモードなどの、複数のセキュリティアルゴリズム、ならびに複数のハッシュアルゴリズムが存在するが、これらのアルゴリズムが使用する秘密鍵は、ペアワイズ鍵またはグループ鍵のいずれかとして大まかに分類されてよい。ペアワイズ鍵は、デバイスの対間のユニキャスト通信に使用され、グループ鍵は、ブロードキャスト通信またはマルチキャスト通信に使用される。ペアワイズ暗号スイートフィールド５４０は、ユニキャストＷＵＲ ＰＰＤＵに使用される暗号スイートを示し、組織的に一意な識別子（ＯＵＩ：ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌｌｙ ｕｎｉｑｕｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）フィールド５４２およびスイートタイプフィールド５４４によって識別される。ペアワイズ鍵ＩＤフィールド５４５は、２つ以上のペアワイズ鍵がＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの間でネゴシエートされた場合に、ＷＵＲ ＰＰＤＵに使用されるペアワイズ鍵の識別子を示す。グループ鍵数５４８は、そのエレメントに含まれているグループ鍵の数を示す。同じグループ鍵が、すべてのＷＵＲのブロードキャストＰＰＤＵおよびマルチキャストＰＰＤＵに使用される場合、１つのグループ鍵のみが必要であるが、ＡＰが、異なるグループ鍵をブロードキャストＷＵＲ ＰＰＤＵおよびマルチキャストＷＵＲ ＰＰＤＵに使用することを決定した場合は、２つ以上のグループ鍵がエレメントに含められてよい。グループ暗号スイートフィールドド５５０は、長さにおいて可変であり、グループ鍵に関する情報を含む。含まれているそれぞれのグループ鍵について、グループ暗号スイートフィールド５５０は、ブロードキャストＷＵＲ ＰＰＤＵまたはマルチキャストＷＵＲ ＰＰＤＵに使用される暗号スイートを示し、組織的に一意な識別子（ＯＵＩ：ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｌｌｙ ｕｎｉｑｕｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）フィールド５５２およびスイートタイプフィールド５５４によって識別される。グループ鍵情報フィールド５６０は、グループ鍵およびその用途を識別する。鍵ＩＤフィールド５６２は、２つ以上の鍵がＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの間でネゴシエートされた場合にＷＵＲ ＰＰＤＵに使用されるグループ鍵の識別子を示し、ＧＴＫ／ＩＧＴＫフィールド５６４は、グループ鍵がグループ一時鍵（ＧＴＫ：Ｇｒｏｕｐ Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｋｅｙ）または完全性グループ一時鍵（ＩＧＴＫ：Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｇｒｏｕｐ Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｋｅｙ）のいずれであるかを示し、ブロードキャスト／マルチキャストフィールド５６６は、グループ鍵がブロードキャストＷＵＲ ＰＰＤＵまたはマルチキャストＷＵＲ ＰＰＤＵのいずれに使用されるかを示す。グループＩＤフィールド５６８は、グループ鍵が関連付けられた特定のマルチキャストグループを指定するために使用されてよいが、このフィールドは、ブロードキャスト／マルチキャストフィールド５６６がマルチキャストとして設定されている場合にのみ、設定される。鍵長（Ｋｅｙ Ｌｅｎ）フィールド５７０は、ラップ鍵（Ｗｒａｐｐｅｄ Ｋｅｙ）フィールド５８０の長さを示し、ラップ鍵フィールド５８０がエレメントに含まれていない場合、０に設定されてよい。鍵ＩＤフィールドが、ＷＵＲ ＰＰＤＵに使用されるグループ鍵がＰＣＲで使用するためにネゴシエートされたグループ鍵と同じであることを示す場合、ラップ鍵フィールド５８０が省略され、そうでない場合、ラップ鍵フィールド５８０が、ＷＵＲ ＰＰＤＵに使用される暗号化されたＧＴＫ鍵またはＩＧＴＫ鍵を含む。
【0022】
図６は、ＡＰおよびＷＵＲ ＳＴＡが、ＷＵＲ ＰＰＤＵに排他的に使用される別々の秘密鍵をネゴシエートする、ＷＵＲモードのネゴシエーションプロセス６００を示している。ＷＵＲ ＳＴＡが対応機能を有する場合、ＰＣＲ通信に使用される秘密鍵と同じ秘密鍵をＷＵＲ ＰＰＤＵに再利用することが可能であるが、ＡＰは、ＷＵＲ ＳＴＡとの別の４ウェイハンドシェイクプロセス６２０を開始し、ＷＵＲ ＰＰＤＵ専用に使用されるＰＴＫおよびＧＴＫ／ＩＧＴＫを取得してもよい。ＰＣＲモードの動作とＷＵＲモードの動作は互いに非常に異なっており、ＳＴＡは一度にいずれか１つのモードのみで動作してよいため、ＷＵＲ ＰＰＤＵ専用に使用される別々の秘密鍵を生成することは有益であることがある。これは、セキュリティ上のリスクが各動作モードに分離され、秘密鍵に対して暗号ソルトが繰り返されるリスクが最小限に抑えられるためである。加えて、ＰＣＲに使用されるグループ鍵の再ネゴシエーションがＷＵＲ ＰＰＤＵに使用されるグループ鍵に影響を与えなくて済む。ＡＰは、ＷＵＲモード要求手順６１０において、ＷＵＲ ＰＰＤＵでセキュリティを有効化するよう要求するＷＵＲモード要求フレーム４１０をＳＴＡから受信したときに、４ウェイハンドシェイク６２０を開始して、ＷＵＲ ＰＰＤＵのエンコード／デコードに使用される別々の秘密鍵を導出することを選択してよい。点線のボックス内に示された４ウェイハンドシェイク６２０は、セキュリティ保護されたセッションに使用されるペアワイズトランジェント鍵（ＰＴＫ：Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｋｅｙ）およびグループ鍵（ＧＴＫおよびＩＧＴＫ）をネゴシエートするためにＳＴＡがＡＰにアソシエートするときにＲＳＮＡにおいて使用される手順と同じであるが、秘密鍵がＷＵＲ ＰＰＤＵ専用に使用されるものである点が異なる。それゆえ、ＰＣＲ通信中に使用される秘密鍵と区別するために、秘密鍵をＷ－ＰＴＫ、Ｗ－ＧＴＫ、およびＷ－ＩＧＴＫと呼んでもよい。ＡＰは、ＷＵＲ ＳＴＡに必要な他のパラメータを含むＷＵＲモード応答フレーム４２０を送信し、ＷＵＲモード応答手順６３０でＷＵＲモードに移行することによって、ＷＵＲモードのネゴシエーションを終了する。この場合、ＷＵＲモード応答フレーム４２０は、図５に示されているラップ鍵フィールド５８０を含まない。しかし、ＷＵＲ ＳＴＡがＷＵＲモードである間にグループ鍵が変更された場合、ＡＰは、ラップ鍵フィールド５８０を含む図５の自発的ＷＵＲモード応答（ｕｎｓｏｌｉｃｉｔｅｄ ＷＵＲ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレーム５００を、将来のある時点でＷＵＲ ＳＴＡに送信し、グループ鍵を更新することを選択してよい。
【0023】
図７は、ＷＵＲセキュリティエレメントで使用されるＯＵＩおよびスイートタイプのエンコーディングの表７００であり、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵに使用されるセキュリティアルゴリズムを識別するために使用される。ＡＰは、ＳＴＡの対応機能などの要因に基づいて、使用する適切なアルゴリズム選択してよい。例えば、リソースが極めて制限されたＷＵＲ ＳＴＡの場合、ＡＰは、ＳＨＡ１－１２８またはＳＨＡ－２５６などの単純なハッシュ関数を選択してよく、より高い処理能力を有するＷＵＲ ＳＴＡの場合、ＡＰは、ＣＣＭＰ－１２８暗号スイートを選択してよい。ＡＰが、ペアワイズ暗号スイートに「グループ暗号スイートを使用する」ことを示した場合、ＰＴＫはＷＵＲ ＰＰＤＵに使用されず、グループ鍵のみが使用される。ユニキャストＷＵＲ ＰＰＤＵにはペアワイズ暗号スイートの使用が推奨されるが、特定の状況下では、ＡＰは、グループ暗号スイートをすべてのＷＵＲ ＰＰＤＵに使用することを決定してもよい。
【0024】
図８は、相手の受信機ＷＵＲ ＳＴＡがフレームの送信機の正当性を明確に認証するのに役立つ、暗号によってエンコードされたＭＩＣフィールド８１６を含むセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム８００を示している。セキュリティ保護されたＷＵＲフレームをセキュリティ保護されていないＷＵＲフレームと区別するために、ＡＰは、フレーム制御フィールド８１２内のセキュリティビット８１４を１に設定する。セキュリティビット８１４は、ＷＵＲフレーム内のＭＩＣフィールド８１６の存在を、受信側ＷＵＲ ＳＴＡに対して知らせる。前述したように、ＷＵＲ ＰＰＤＵの送信に使用される信号が比較的単純であるため、攻撃者が、強制的にＳＴＡを不必要にウェイクアップさせることによって、このＷＵＲ ＳＴＡのバッテリ電力の消耗を引き起こすという悪意を持って、以前のＷＵＲ ＰＰＤＵをリプレイすることはそれほど困難ではなく、または偽造されたＷＵＲフレームを生成することさえ、それほど困難ではない。ＷＵＲフレームが、共有秘密鍵を使用して信頼できる送信機のみによって生成することができ、同じ秘密鍵を使用して相手のＷＵＲ ＳＴＡによって検証することができる、何らかのフィールドを含む場合、そのような試みを阻止することができる。そのようなフィールドは、通常、メッセージ認証コード（ＭＡＣ：Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅｓ）またはメッセージ完全性コード（ＭＩＣ）と呼ばれる。ＡＰは、ＳＨＡ－１－１２８、ＳＨＡ－２５６、ＳＨＡ－３８４、またはＭＤ５などの、ＩＥＥＥ ８０２．１１のデバイスにおいてもよく使用されている一般的な暗号ハッシュ関数を使用して、ＭＩＣフィールド８１６を生成してよい。またはＡＰは、暗号ブロック連鎖メッセージ認証コード（ＣＢＣ－ＭＡＣ：Ｃｉｐｈｅｒ Ｂｌｏｃｋ Ｃｈａｉｎｉｎｇ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅｓ）などのブロック暗号アルゴリズムを使用してＭＩＣフィールド８１６を生成することを選択してもよく、さらにこのブロック暗号アルゴリズムは、ＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣまたはＡＥＳ－２５６－ＣＭＡＣなどの高度暗号化標準（ＡＥＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）に基づいてよい。ＭＩＣフィールド８１６の生成に使用するためのＡＰの暗号アルゴリズムの選択は、ＳＴＡの対応機能などの要因に基づいてよく、例えば、リソースが極めて制限されたＷＵＲ ＳＴＡの場合、ＡＰは、ＳＨＡ１－１２８またはＳＨＡ－２５６などの単純なハッシュ関数を選択してよく、より高い処理能力を有するＷＵＲ ＳＴＡの場合、ＡＰは、ＡＥＳに基づくＣＣＭＰ－１２８を選択してよい。ＭＡＣまたはＭＩＣを使用してセキュリティを提供することにおいて重要な仮定は、秘密鍵を所有していない攻撃者は、同じＭＩＣを生成することができないか、またはＭＩＣに基づいて秘密鍵をリバースエンジニアリングするには計算コストが高すぎることである。しかし、攻撃者が本物のセキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵをかぎつけ、将来のある時点でそれを使用してリプレイ攻撃を開始することは、依然として可能である。そのようなリプレイ攻撃を防ぐには、特定の秘密鍵について、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵごとに異なる一意の入力（または乱数）を各ＭＩＣの計算で使用することを、送信機が保証しなければならない。そのような一意の入力は、通常、「ソルト」または「ノンス」と呼ばれる。
【0025】
ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂａタスクグループでは、複数のタイプのＷＵＲフレームが検討されており、図２の汎用のＷＵＲフレーム２３０に示されているように、各フレームのフォーマットが類似しているとしても、フレームのフィールドの内容は、フレームタイプに応じてわずかに異なることがある。宛先が１つのＷＵＲ ＳＴＡであるＷＵＲフレームは、ユニキャストＷＵＲフレームと呼ばれることがあり、宛先がＷＵＲ ＳＴＡのグループであるＷＵＲフレームは、マルチキャストＷＵＲフレームと呼ばれることがあり、宛先がＡＰに関連付けられたすべてのＷＵＲ ＳＴＡであるＷＵＲフレームは、ブロードキャストＷＵＲフレームと呼ばれることがある。ユニキャストＷＵＲフレームは、受信機アドレス（ＲＡ：Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）および送信機アドレス（ＴＡ：Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ａｄｄｒｅｓｓ）の両方をアドレスフィールド２４４内に含んでよく、ＴＤ制御フィールド２４６は、タイムスタンプフィールドまたはパケット番号を含んでよく、フレームボディフィールド２５０は、存在しなくてもよい。同様に、単に時間同期に使用される（すなわち、ＷＵＲ ＳＴＡのウェイクアップに使用されない）ＷＵＲビーコンなどのブロードキャストＷＵＲフレームは、送信機アドレス（ＴＡ）のみをアドレスフィールド２４４内に含んでよく、ＴＤ制御フィールド２４６は、時間同期に使用されるタイムスタンプフィールドを含んでよく、フレームボディフィールド２５０は、存在しなくてもよい。一方、マルチキャストＷＵＲフレームは、送信機アドレスをアドレスフィールド２４４に、タイムスタンプまたはパケット番号をＴＤ制御フィールドに含んでよく、フレームボディフィールド２５０は、マルチキャストフレームによってウェイクアップする対象になるＷＵＲ ＳＴＡのリストを含んでよい。
【0026】
再び図８を参照すると、ＷＵＲフレームが、ＷＵＲフレームごとに異なる一意の数値（例えば、部分ＴＳＦ（Ｐ－ＴＳＦ：Ｐａｒｔｉａｌ－ＴＳＦ）フィールド８１８）を含む場合、この数値は、ソルトとして暗号関数に使用されてよい。Ｐ－ＴＳＦフィールドは、ＡＰによって維持される時間同期機能（ＴＳＦ：Ｔｉｍｅ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の何らかの選択されたビットを表してよい。ＷＵＲフレームがユニキャストフレームである場合、ＡＰは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵（ｐａｉｒｗｉｓｅ ｓｅｃｒｅｔ Ｋｅｙ）ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ：Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｋｅｙ）部分）、送信機アドレス（ＴＡ）および受信機アドレス（ＲＡ）、ならびにＰ－ＴＳＦフィールドを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣを取得する。通常、標準的な暗号関数の出力は、ＷＵＲ ＰＰＤＵで直接使用するには長すぎることがあり、ＷＵＲフレームの限られたサイズに合わせて切り詰める必要があることがある。例えば、ＡＰがＳＨＡ－２５６を使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＴＡ ｜｜ ＲＡ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ））
ＴＫ＝ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分
その長さは、４ウェイハンドシェイク中に選択された暗号スイートによって決まり、例えばＣＣＭＰ－１２８などの場合は、１２８ビットである。
ＴＡ＝送信機アドレス（ＡＰのＭＡＣアドレス＝ＢＳＳの基本サービスセット識別子（ＢＳＳＩＤ：Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ））
ＲＡ＝宛先ＳＴＡに割り当てられた受信機アドレスまたはＷＵＲ ＩＤ（ＷＩＤ）（例えば、受信側ＷＵＲ ＳＴＡのＡＩＤ１２）
Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ＝ＳＨＡ－２５６関数（１２８ビット）の出力をＬビットに切り詰めるための関数
Ｌ＝アドレスフィールド２４４のビット数
ｘ ｜｜ ｙ＝ｘとｙの連結
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＴＡ ｜｜ ＲＡ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ））
ＴＫ＝ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分
その長さは、４ウェイハンドシェイク中に選択された暗号スイートによって決まり、例えばＣＣＭＰ－１２８などの場合は、１２８ビットである。
ＴＡ＝送信機アドレス（ＡＰのＭＡＣアドレス＝ＢＳＳの基本サービスセット識別子（ＢＳＳＩＤ：Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ））
ＲＡ＝宛先ＳＴＡに割り当てられた受信機アドレスまたはＷＵＲ ＩＤ（ＷＩＤ）（例えば、受信側ＷＵＲ ＳＴＡのＡＩＤ１２）
Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ＝ＳＨＡ－２５６関数（１２８ビット）の出力をＬビットに切り詰めるための関数
Ｌ＝アドレスフィールド２４４のビット数
ｘ ｜｜ ｙ＝ｘとｙの連結
【0027】
あるいは、ＡＰがＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣを使用してＭＩＣを生成した場合、ＴＫ、ＴＡ、ＲＡ、およびＰ－ＴＳＦが入力としてＡＥＳエンジンに供給され、ＡＥＳエンジンが１２８ビットの数値をＭＩＣとして返し、その後、この数値がＬビットに切り詰められる。
【0028】
最後に、ＡＰが、図２のアドレスフィールド２４４をＭＩＣフィールド８１６に置き換え、セキュリティビット８１４を１に設定し、ＷＵＲフレーム８００全体に対してＦＣＳ８３０を計算し、ＷＵＲフレーム８００を含むセキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを送信する。
【0029】
ＷＵＲフレーム８００を受信する受信側ＷＵＲ ＳＴＡに関しては、受信側ＷＵＲ ＳＴＡは、ＦＣＳフィールド８３０をチェックすることによって、フレームにエラーがないことを最初に検証する。セキュリティビット８１４は、ＷＵＲフレーム８００がセキュリティ保護されたフレームであり、そのアドレスフィールドがＭＩＣフィールド８１６によって置き換えられていることをＳＴＡに知らせ、フレームタイプフィールド８１３は、このフレームがユニキャストＷＵＲフレームであることを示す。ＳＴＡは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ’）部分）、送信機アドレス（ＴＡ’）としてのＢＳＳのＢＳＳＩＤおよび受信機アドレス（ＲＡ’）としてＳＴＡに割り当てられたＷＵＲ ＩＤ（ＷＩＤ）（例えば、ＳＴＡのＡＩＤ１２）、ならびにＰ－ＴＳＦフィールド８１８を、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣを取得する。例えば、ＡＰが、ＷＵＲモード応答フレーム内で、ペアワイズ通信に使用するための暗号スイートとしてＳＨＡ－２５６が使用されることを示した場合、ＳＴＡでの暗号プロセスは次のように要約されてよい。
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＴＡ’ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ））
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＴＡ’ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ））
【0030】
ＴＡおよびＲＡの両方がＭＩＣ計算への入力として使用されたため、計算されたＭＩＣ’がＭＩＣフィールド８１６に一致する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下す。ＷＵＲ ＳＴＡは、それ自体をリプレイ攻撃からさらに保護するために、Ｐ－ＴＳＦフィールドに基づく追加チェックを実行してよく、例えばＳＴＡは、Ｐ－ＴＳＦ値が過去に受信されたＷＵＲフレームのＰ－ＴＳＦ値より大きいことをチェックしてよく、受信されたＷＵＲフレーム内のＰ－ＴＳＦ値とローカルに維持されているＰ－ＴＳＦとの間の差が、ローカルのＰ－ＴＳＦ値からの特定の許容値以内（例えば、予想される最大クロック変動未満）であることをチェックしてもよい。Ｐ－ＴＳＦのチェックが失敗した場合、ＷＵＲ ＳＴＡはそのフレームを破棄し、成功した場合、ＳＴＡは、ＷＵＲフレームの内容に基づいて期待される動作（例えば、ＷＵＲフレーム８００がユニキャストＷＵＲフレームである場合、ＰＣＲのウェイクアップ）の実行を開始する。Ｐ－ＴＳＦフィールドに割り当てられたビットの数が少なく、Ｐ－ＴＳＦ値が最大に達した後にロールオーバーすることがあり、それによって、本物のＷＵＲフレームがリプレイされたＷＵＲフレームとして誤って分類されることを引き起こすのを防ぐために、ＡＰは、Ｐ－ＴＳＦ値がロールオーバーするたびに秘密鍵が変更されることを保証する必要がある。第三者のＷＵＲ ＳＴＡに関しては、暗号関数への入力のいずれか（例えば、秘密鍵またはＲＡ）が異なる場合、ＭＩＣ’計算が、ＷＵＲフレームに含まれるＭＩＣフィールドに一致せず、ＷＵＲ ＳＴＡはそのようなフレームを安全に破棄することができる。
【0031】
上記の例は、ＷＵＲフレームのアドレスフィールド２４４内のＴＡおよびＲＡの両方の存在を仮定した。しかし、保護されるＷＵＲフレームがＴＡのみを含む場合（例えば、ＷＵＲビーコンフレーム）、ＭＩＣは、グループ鍵ＧＴＫまたはＷ－ＧＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分、送信機アドレス（ＴＡ）としてのＢＳＳのＢＳＳＩＤ、およびＰ－ＴＳＦフィールドを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して計算される。
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＴＡ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ））
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＴＡ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ））
【0032】
同じグループ鍵を所有するすべてのＷＵＲ ＳＴＡは、ＭＩＣを検証することができ、ブロードキャストＷＵＲビーコンを正しく受信し、受信されたフレームのＰ－ＴＳＦフィールドに基づいて、ローカルのＰ－ＴＳＦを同期させることができる。
【0033】
図９Ａを参照すると、ソルトとして暗号計算に使用することができる一意の数値を含まないＷＵＲフレーム９００が示されている。そのようなフレームがＭＩＣフィールドを含む場合でも、暗号計算が、送信機と受信機の両方に知られた一意のソルト値を含んでいなければ、受信機は依然としてリプレイ攻撃に対して脆弱である。ソルト値がないと、暗号計算は、フレームの内容が同じままである場合に、特定のＷＵＲフレームに対して同じＭＩＣを出力するであろう。そのような状況を克服するために、ＷＵＲモードのネゴシエーション中に、セキュリティ保護されたＷＵＲモードをＡＰとネゴシエートするＷＵＲ ＳＴＡごとに、ＡＰは、ソルトとして暗号計算に使用できる一意の数値を含まないＷＵＲフレームタイプ用の暗号ソルトを生成するために、基本数として使用する基本乱数を提供してよい。図９ＢのＷＵＲアクションフレーム９５０が、ＡＰによってこの目的に使用されてよい。ＷＵＲアクションフレームのこの変形では、アクションフレームがＷＵＲ ＳＴＡからの要求フレームであるか、またはＡＰからの応答フレームであるかの指示が、ＷＵＲアクションフィールドに含まれてよい。ＷＵＲアクションフレームが、暗号ソルトを含むために使用される場合、ＷＵＲアクションフィールドがＷＵＲモード応答として設定される。図に示されていないが、ＷＵＲセキュリティエレメント５２０が存在してもよい。加えて、ＡＰは、暗号ソルトに使用する基本数を提供するために、暗号ソルトエレメント９６０を含んでもよい。２つ以上のＷＵＲフレームタイプが別々の暗号ソルトを必要とする可能性があるため、ＡＰは、１つまたは複数の暗号ソルトパラメータフィールド９６２を暗号ソルトエレメント９６０内に含んでもよい。各暗号ソルトパラメータフィールド９６２は、この暗号ソルトが適用されるＷＵＲフレームタイプを指定するフレームタイプフィールド９６４、および示されたＷＵＲフレームタイプのソルトとして使用するための開始数値を指定する暗号ソルトベース（Ｃｒｙｐｔｏ Ｓａｌｔ Ｂａｓｅ）フィールド９６６を含む。ＷＵＲフレームタイプフィールド９６４のエンコーディングは、図８のフレームタイプフィールド８１３と同じである。そのような暗号ソルトを必要とするユニキャストＷＵＲフレームタイプまたはマルチキャストＷＵＲフレームタイプの場合、ＡＰは、セキュリティ保護されたＷＵＲ送信をネゴシエートしたＷＵＲ ＳＴＡごと、またはマルチキャストグループごとに、１つのフレームタイプにつき１つの一意の数値を維持する。セキュリティ保護されたＷＵＲ送信をネゴシエートした各ＷＵＲ ＳＴＡも、ユニキャストの１つのフレームタイプにつき１つの一意の数値、およびそのＷＵＲ ＳＴＡが属するマルチキャストグループごとの１つのフレームタイプにつき１つの一意の数値を維持する。デフォルトでは、初期化中に暗号ソルトベースが０に設定されてよく、またはＡＰが、異なるランダムな値を開始数値として選択してもよい。セキュリティ保護されたＷＵＲフレームの正常な各送信の後に、ＡＰは、そのＷＵＲフレームに関連付けられた暗号ソルトの値を１だけインクリメントする。同様に、そのようなセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを正常に受信したＷＵＲ ＳＴＡも、そのＷＵＲフレームに関連付けられた暗号ソルトの値を１だけインクリメントする。ｒ＿ＳＴＡが、ＷＵＲ ＳＴＡの特定のフレームタイプに対してＡＰによって維持されている暗号ソルトの現在の値を表す場合、ＡＰは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤおよび受信機アドレス（ＲＡ）、ならびにｒ＿ＳＴＡを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣを取得する。例えば、ＡＰがＳＨＡ－３８４を使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－３８４（ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ ｜｜ ｒ＿ＳＴＡ））
Ｌ＝ＲＡフィールド９１４のビット数より少ないアドレスフィールド２４４のビット数
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－３８４（ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ ｜｜ ｒ＿ＳＴＡ））
Ｌ＝ＲＡフィールド９１４のビット数より少ないアドレスフィールド２４４のビット数
【0034】
ＡＰは、図２のアドレスフィールド２４４のＴＡ部分をＭＩＣフィールド９１６に置き換え、フレーム制御９１２内のセキュリティビットを１に設定し、ＷＵＲフレーム９００全体に対してＦＣＳ９３０を計算し、セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム９００を送信する。
【0035】
受信側ＷＵＲ ＳＴＡでは、最初にＲＡフィールド９１４をそれ自体のＷＵＲ ＩＤと比較し、一致が存在する場合、次にＭＩＣフィールド９１６を比較する。ｒ＿ＳＴＡ’が、特定のフレームタイプに対してＳＴＡによって維持されている暗号ソルトの現在の値を表す場合、ＳＴＡは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ’）部分）、ＢＳＳのＢＳＳＩＤおよび受信機アドレス（ＲＡ’）としてＳＴＡに割り当てられたＷＵＲ ＩＤ（ＷＩＤ）（例えば、ＳＴＡのＡＩＤ１２）、ならびにｒ＿ＳＴＡ’を、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣ’を取得する。例えば、ＡＰが、ＷＵＲモード応答フレーム内で、ペアワイズ通信に使用するための暗号スイートとしてＳＨＡ－３８４が使用されることを示した場合、ＳＴＡでの暗号プロセスは次のように要約されてよい。
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－３８４（ＴＫ’ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ ｒ＿ＳＴＡ’））
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－３８４（ＴＫ’ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ ｒ＿ＳＴＡ’））
【0036】
計算されたＭＩＣ’がＭＩＣフィールド９１６に一致する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下す。同時に、ＳＴＡは、特定のフレームタイプに対してＳＴＡによって維持されている暗号ソルトを１だけインクリメントし、次にＰＣＲをウェイクアップする。ＡＰも、ＷＵＲ ＳＴＡから応答フレームを受信したときに、ＷＵＲ ＳＴＡの特定のフレームタイプに対してＡＰによって維持されている暗号ソルトを１だけインクリメントする。この場合、正常な各ＷＵＲ送信の後に、暗号ソルト値がＡＴおよびＳＴＡの両方によって常にインクリメントされるため、リプレイされたＷＵＲ ＰＰＤＵはＭＩＣチェックに合格することができず、したがってリプレイ攻撃が阻止される。
【0037】
ＡＰおよびＳＴＡが同期を失い、暗号ソルトの異なる値を持っている状態から回復するために、次のいくつかの選択肢が採用され得る。
【0038】
１．ＡＰは、ｒ＿ＳＴＡの過去の１つまたは複数の値を保存することができる。ｒ＿ＳＴＡの特定の値を使用して繰り返されたＷＵＲフレームの送信に対して、ＳＴＡがウェイクアップしない場合、ＡＰは、過去のｒ＿ＳＴＡの保存された値を再利用して、ＷＵＲフレームで送信されるＭＩＣを生成することができる。
【0039】
２．暗号ソルトベースに加えて、ＡＰは、非常用／バックアップ用に、別の一意の乱数ｅ＿ＳＴＡを各ＷＵＲ ＳＴＡに提供する。ＳＴＡは、ｅ＿ＳＴＡをメモリに保存する。ＡＰは、ＳＴＡが、ｒ＿ＳＴＡに基づくＭＩＣを含む繰り返されたＷＵＲフレームに応答しない場合に、ｅ＿ＳＴＡを暗号ソルトとして使用してＭＩＣを生成する。ＳＴＡは、ＷＵＲフレームを受信したときに、ＷＵＲフレーム内のＭＩＣを、ｒ＿ＳＴＡおよびｅ＿ＳＴＡの両方を使用して生成されたＭＩＣと比較する。いずれかの値が一致する場合、ＷＵＲフレームは本物であると見なされる。特定のｅ＿ＳＴＡが使用された後に、新しいｅ＿ＳＴＡが、ＡＰとＳＴＡの間でネゴシエートされる。
【0040】
わずかな変形として、ＭＩＣ’の値は、ＳＴＡがＰＣＲモードである間に、暗号ソルトの最新の値を使用してＷＵＲ ＳＴＡによって事前に計算され、ＰＣＲおよびＷＵＲの両方がアクセスできる共有メモリに保存されてもよい。ＳＴＡは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームを受信したときに、受信されたフレーム内のＭＩＣフィールドをメモリに保存されているＭＩＣ’と単に比較し、受信されたＷＵＲフレームの信頼性を決定する。この選択肢は、ＡＰによってより強力な計算を要する暗号スイートが選択された場合に、好ましいことがある。ＷＵＲモードと比較して、ＰＣＲモードの間にはＷＵＲ ＳＴＡがより強力なＣＰＵにアクセスすることができ、ある程度の省電力につながるためである。
【0041】
前述したように、ＷＵＲ ＰＰＤＵの送信に使用できると期待されるデータ速度が相対的に低いため、ＷＵＲフレームの長さをできるだけ短くするのは有益である。ＴＡフィールドまたはＴＡフィールドとＲＡフィールドの両方をＭＩＣに置き換えることは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームの長さの増加を最小限に抑えるという追加の利点がある。加えて、暗号計算用の入力フィールドの長さは大きな問題ではないため、ＲＡのＡＩＤ１２の１２ビットまたはＴＡとしてのＢＳＳカラー（ネットワーク識別子）の１２ビットなどの短縮されたアドレスフィールドを使用する代わりに、４８ビット長の完全なＭＡＣアドレスが、ＲＡおよびＴＡとしてＭＩＣ計算に使用されてよい。これにより、例えば同じＢＳＳカラーを使用する隣接するＯＢＳＳに起因する、ＭＩＣの意図されない誤検出の可能性をさらに減らす。一例として、図２のアドレスフィールド２４４が１６ビット長であると仮定すると、このアドレスフィールドが、図８に示されているように、ＭＩＣフィールド８１６によって置き換えられた場合、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームの長さは、セキュリティ保護されていないＷＵＲフレームと同じままである。
【0042】
＜第２の実施形態＞
図１０Ａを参照すると、ソルトとして暗号計算に使用することができる一意の数値を含まないＷＵＲフレームの別の解決策が示されている。ＷＵＲモードのネゴシエーション中に、セキュリティ保護されたＷＵＲモードをＡＰとネゴシエートする各ＷＵＲ ＳＴＡについて、そのような暗号ソルトを必要とするユニキャストＷＵＲフレームタイプまたはマルチキャストＷＵＲフレームタイプごとに、ＡＰは、ＷＵＲ ＳＴＡごとまたはマルチキャストグループごとに、１つのフレームタイプにつき、そのフレームタイプ用の暗号ソルトを生成するための基本数として、１つの一意の数値を維持する。デフォルトでは、初期化中に基本数が０に設定されてよく、またはＡＰが、異なるランダムな値を開始数値として選択してもよい。ＡＰは、ＳＴＡがＷＵＲモードに移行する前に、基本数の現在の値を暗号ソルトとして使用して、ＷＵＲ ＳＴＡごとにＭＩＣを計算し、そのＭＩＣを、ＰＣＲを使用してＷＵＲ ＳＴＡに送信する。ｒ＿ＳＴＡが、ＷＵＲ ＳＴＡの特定のフレームタイプに対してＡＰによって維持されている基本数の現在の値を表す場合、ＡＰは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤおよび受信機アドレス（ＲＡ）、ならびにｒ＿ＳＴＡを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣを取得する。例えば、ＡＰがＨＭＡＣ－ＭＤ５を使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ ＨＭＡＣ－ＭＤ５（ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ ｜｜ ｒ＿ＳＴＡ）
図１０Ａを参照すると、ソルトとして暗号計算に使用することができる一意の数値を含まないＷＵＲフレームの別の解決策が示されている。ＷＵＲモードのネゴシエーション中に、セキュリティ保護されたＷＵＲモードをＡＰとネゴシエートする各ＷＵＲ ＳＴＡについて、そのような暗号ソルトを必要とするユニキャストＷＵＲフレームタイプまたはマルチキャストＷＵＲフレームタイプごとに、ＡＰは、ＷＵＲ ＳＴＡごとまたはマルチキャストグループごとに、１つのフレームタイプにつき、そのフレームタイプ用の暗号ソルトを生成するための基本数として、１つの一意の数値を維持する。デフォルトでは、初期化中に基本数が０に設定されてよく、またはＡＰが、異なるランダムな値を開始数値として選択してもよい。ＡＰは、ＳＴＡがＷＵＲモードに移行する前に、基本数の現在の値を暗号ソルトとして使用して、ＷＵＲ ＳＴＡごとにＭＩＣを計算し、そのＭＩＣを、ＰＣＲを使用してＷＵＲ ＳＴＡに送信する。ｒ＿ＳＴＡが、ＷＵＲ ＳＴＡの特定のフレームタイプに対してＡＰによって維持されている基本数の現在の値を表す場合、ＡＰは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤおよび受信機アドレス（ＲＡ）、ならびにｒ＿ＳＴＡを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣを取得する。例えば、ＡＰがＨＭＡＣ－ＭＤ５を使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ ＨＭＡＣ－ＭＤ５（ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ ｜｜ ｒ＿ＳＴＡ）
【0043】
モード指示がＷＵＲモード応答に設定されている図１０ＢのＷＵＲアクションフレーム１０５０が、ＡＰによって、ＭＩＣをＷＵＲ ＳＴＡに送信するために使用されてよい。ＡＰは、１つまたは複数のＭＩＣパラメータフィールド１０６２をＭＩＣエレメント１０６０内に含んでよい。各ＭＩＣパラメータフィールド１０６２は、このＭＩＣが適用されるフレームタイプを指定するフレームタイプフィールド１０６４、および示されたＷＵＲフレームタイプの検証に使用されるＭＩＣを含むＭＩＣフィールド１０６６を含む。ＭＩＣフィールド１０６６の長さは、ＭＩＣの計算に使用される暗号スイートによって決まる。ＷＵＲフレームタイプフィールド１０６４のエンコーディングは、図８のフレームタイプフィールド８１３と同じである。セキュリティ保護されたＷＵＲ送信をネゴシエートした各ＷＵＲ ＳＴＡは、ユニキャストの１つのフレームタイプにつき１つの一意のＭＩＣ、およびそのＷＵＲ ＳＴＡが属するマルチキャストグループごとの１つのフレームタイプにつき１つの一意のＭＩＣを受信して保存する。その後、ＡＰは、別々の暗号ソルトを必要とするセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを、ＷＵＲモードにあるＷＵＲ ＳＴＡに送信する必要がある場合、図２のアドレスフィールド２４４をｒ＿ＳＴＡ１０１４（ＷＵＲ ＳＴＡに対して維持される基本数の現在の値）に置き換えるＷＵＲフレーム１０００を送信する。そのため、基本数に使用されるビット数は、図２のアドレスフィールド２４４に割り当てられたビット数によって制限される。
【0044】
受信側ＷＵＲ ＳＴＡでは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ’）部分）、ＢＳＳのＢＳＳＩＤおよび受信機アドレス（ＲＡ’）としてＳＴＡに割り当てられたＷＵＲ ＩＤ（ＷＩＤ）（例えば、ＳＴＡのＡＩＤ１２）、ならびにＷＵＲフレーム１０００で受信されたｒ＿ＳＴＡを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣ’を取得する。例えば、ＡＰが、最初のＷＵＲモードのネゴシエーション中に、ペアワイズ通信に使用するための暗号スイートとしてＨＭＡＣ－ＭＤ５が使用されることを示した場合、ＳＴＡでの暗号プロセスは次のように要約されてよい。
ＭＩＣ’ ＝ ＨＭＡＣ－ＭＤ５ （ＴＫ’ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ ｒ＿ＳＴＡ））
ＭＩＣ’ ＝ ＨＭＡＣ－ＭＤ５ （ＴＫ’ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ ｒ＿ＳＴＡ））
【0045】
計算されたＭＩＣ’がフレームタイプの保存されたＭＩＣに一致する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下す。ＡＰは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームの正常な各送信の後に、ＷＵＲフレームに関連付けられた基本数の値を１だけインクリメントし、この基本数を使用してＭＩＣを再計算し、ＳＴＡがＷＵＲモードに戻る前のＰＣＲセッション中に、このＭＩＣをＷＵＲ ＳＴＡに提供する。この方法を使用することの１つの利点は、ＭＩＣを切り詰める必要がなく、完全な長さのＭＩＣが、ＷＵＲフレームの信頼性を検証するために使用されることであるが、各ＰＣＲセッション中に、ＭＩＣの余分な送信が存在する。この方法は、ＷＵＲフレームが送信される頻度が低いが、より高度なセキュリティが期待される場合に、適していることがある。
【0046】
＜第３の実施形態＞
図１１Ａを参照すると、ソルトとして暗号計算に使用することができる一意の数値を含まないＷＵＲフレームのさらに別の解決策が示されている。暗号ソルトとして使用するための乱数を明示的に提供する代わりに、ＷＵＲ ＳＴＡは、暗号ソルトとして使用するための数値を、ＰＣＲセッション中に交換されたフレームから非明示的に受信してもよい。ユニキャストＷＵＲフレームの場合、ＷＵＲ ＳＴＡによって正常に受信された、ＡＰからの最新のユニキャストデータフレームまたはユニキャスト管理フレームのＭＡＣヘッダのシーケンス制御フィールドに含まれるシーケンス番号が、暗号ソルトとして使用されてよい。例えばＳＮが、直前に送信されたデータフレーム１１１０のシーケンス番号の現在の値を表す場合、ＡＰは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤおよび受信機アドレス（ＲＡ）、ならびにＳＮを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣを取得する。例えば、ＡＰがＳＨＡ－２５６を使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ －Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ ｜｜ ＳＮ））
Ｌ＝アドレスフィールド２４４のビット数
図１１Ａを参照すると、ソルトとして暗号計算に使用することができる一意の数値を含まないＷＵＲフレームのさらに別の解決策が示されている。暗号ソルトとして使用するための乱数を明示的に提供する代わりに、ＷＵＲ ＳＴＡは、暗号ソルトとして使用するための数値を、ＰＣＲセッション中に交換されたフレームから非明示的に受信してもよい。ユニキャストＷＵＲフレームの場合、ＷＵＲ ＳＴＡによって正常に受信された、ＡＰからの最新のユニキャストデータフレームまたはユニキャスト管理フレームのＭＡＣヘッダのシーケンス制御フィールドに含まれるシーケンス番号が、暗号ソルトとして使用されてよい。例えばＳＮが、直前に送信されたデータフレーム１１１０のシーケンス番号の現在の値を表す場合、ＡＰは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤおよび受信機アドレス（ＲＡ）、ならびにＳＮを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣを取得する。例えば、ＡＰがＳＨＡ－２５６を使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ －Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ ｜｜ ＳＮ））
Ｌ＝アドレスフィールド２４４のビット数
【0047】
ＡＰは、ユニキャストＷＵＲ ＰＰＤＵ１１２０のアドレスフィールドを生成されたＭＩＣに置き換え、セキュリティビットを１に設定し、ＷＵＲ ＰＰＤＵに含まれるＷＵＲフレーム全体に対してＦＣＳを計算し、セキュリティ保護されたユニキャストＷＵＲ ＰＰＤＵ１１２０を送信する。
【0048】
受信側ＷＵＲ ＳＴＡでは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ’）部分）、ＢＳＳのＢＳＳＩＤおよび受信機アドレス（ＲＡ’）としてＳＴＡに割り当てられたＷＵＲ ＩＤ（ＷＩＤ）（例えば、ＳＴＡのＡＩＤ１２）、ならびに直前に受信されたデータフレーム１１１０のシーケンス番号ＳＮ’を、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣ’を取得する。例えば、ＡＰが、最初のＷＵＲモードのネゴシエーション中に、ペアワイズ通信に使用するための暗号スイートとしてＳＨＡ－２５６が使用されることを示した場合、ＳＴＡでの暗号プロセスは次のように要約されてよい。
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ －Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＴＡ’ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ ＳＮ’））
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ －Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＴＡ’ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ ＳＮ’））
【0049】
計算されたＭＩＣ’がＷＵＲ ＰＰＤＵ１１２０のＭＩＣフィールドに一致する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下し、次にそのＰＣＲをウェイクアップする。
【0050】
マルチキャストＷＵＲ ＰＰＤＵに関しては、２つ以上のＷＵＲ ＳＴＡがＷＵＲ ＰＰＤＵを認証できる必要があるため、非明示的な暗号ソルトは、マルチキャストＷＵＲ ＰＰＤＵの意図される受信者であるすべてのＳＴＡで同じでなければならない。最新の８０２．１１のビーコンフレームに含まれるタイムスタンプフィールドは、マルチキャストＷＵＲ ＰＰＤＵの非明示的な暗号ソルトとして使用されてよい。例えばＴＳＦが、直前に送信されたビーコンフレーム１１３０のタイムスタンプフィールドの現在の値を表す場合、ＡＰは、マルチキャストグループ用のネゴシエートされた秘密グループ鍵（例えば、グループ鍵ＧＴＫ、ＩＧＴＫ、またはＷ－ＧＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤおよび受信者マルチキャストグループのグループＩＤ（ＧＩＤ）、ならびにＴＳＦを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣを取得する。例えば、ＡＰがＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣを使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣ （ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＧＩＤ ｜｜ ＴＳＦ））
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣ （ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＧＩＤ ｜｜ ＴＳＦ））
【0051】
ここで、ＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣ （ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＧＩＤ ｜｜ ＴＳＦ）は、ＴＫ、ＢＳＳＩＤ、ＧＩＤ、およびＴＳＦを入力として受け取るＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣアルゴリズムの出力を表すために使用される。
【0052】
ＡＰは、マルチキャストＷＵＲ ＰＰＤＵ１１４０のアドレスフィールドを生成されたＭＩＣに置き換え、セキュリティビットを１に設定し、ＷＵＲ ＰＰＤＵに含まれるＷＵＲフレーム全体に対してＦＣＳを計算し、セキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲ ＰＰＤＵ１１４０を送信する。
【0053】
受信側ＷＵＲ ＳＴＡでは、ビーコンフレームをＡＰから受信するたびに、直前に受信されたビーコンフレーム１１３０に含まれるタイムスタンプフィールドを、ＴＳＦとしてメモリに保存する。その後、ＳＴＡがセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを受信したときに、受信されたＷＵＲフレームのフレームタイプがマルチキャストフレームを示している場合、かつＳＴＡがマルチキャストグループに属している場合、ＳＴＡは、そのグループ鍵ＧＴＫ、ＩＧＴＫ、またはＷ－ＧＴＫ、ＢＳＳのＢＳＳＩＤ、およびＳＴＡが属しているマルチキャストグループのグループＩＤ（ＧＩＤ’）、ならびに保存されたタイムスタンプＴＳＦ’を、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣ’を取得する。例えば、ＡＰが、最初のＷＵＲモードのネゴシエーション中に、ペアワイズ通信に使用するための暗号スイートとしてＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣが使用されることを示した場合、ＳＴＡでの暗号プロセスは次のように要約されてよい。
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣ （ＴＫ’ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＧＩＤ’ ｜｜ ＴＳＦ’））
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＡＥＳ－１２８－ＣＭＡＣ （ＴＫ’ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＧＩＤ’ ｜｜ ＴＳＦ’））
【0054】
計算されたＭＩＣ’がＷＵＲ ＰＰＤＵ１１４０のＭＩＣフィールドに一致する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このマルチキャストＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下し、次にそのＰＣＲをウェイクアップする。
【0055】
ＷＵＲ ＳＴＡが非常に長い時間にわたってＷＵＲモードで動作しており、ウェイクアップする必要のある頻度が極めて低いことが、可能であることがある。そのような場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、あまり頻繁にＰＣＲモードに切り替わらない可能性がある。しかし、そのようなＷＵＲ ＳＴＡは、ＡＰとの時間同期を維持するために、依然としてＷＵＲビーコンフレームを定期的に受信している。そのようなＷＵＲ ＳＴＡの場合、ＡＰは、最新のＷＵＲビーコンフレームに含まれるＰ－ＴＳＦを代わりに使用してよく、このＷＵＲ ＳＴＡは、宛先がこのＳＴＡである次のセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム用の暗号ソルトとして、このＰ－ＴＳＦを受信していることが、知られている。例えば、ＡＰは、ＷＵＲ ＳＴＡのデューティサイクルなどの情報に基づいて、ＷＵＲ ＳＴＡが受信しているＷＵＲビーコンフレームを認識してよい。１つの例が、フレーム交換シーケンス１１５０に示されている。ＡＰが、ＷＵＲ ＳＴＡがＷＵＲビーコン１１６０を受信することを認識している場合、かつＰ－ＴＳＦがＷＵＲビーコンフレーム１１６０のＰ－ＴＳＦフィールドの値を表す場合、ＡＰはこのＰ－ＴＳＦ値をメモリに保存する。その後、ＡＰがＳＴＡをウェイクアップする必要がある場合、ＡＰは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤ、および受信側ＷＵＲ ＳＴＡの受信機アドレス（ＲＡ）、ならびに保存されたＰ－ＴＳＦを、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣを取得する。例えば、ＡＰがＡＥＳ－２５６－ＣＭＡＣを使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＡＥＳ－２５６－ＣＭＡＣ（ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ））
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＡＥＳ－２５６－ＣＭＡＣ（ＴＫ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ））
【0056】
ＡＰは、ＷＵＲ ＰＰＤＵ１１７０のアドレスフィールドを生成されたＭＩＣに置き換え、セキュリティビットを１に設定し、ＷＵＲ ＰＰＤＵに含まれるＷＵＲフレーム全体に対してＦＣＳを計算し、セキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲ ＰＰＤＵ１１７０を送信する。
【0057】
受信側ＷＵＲ ＳＴＡでは、ＷＵＲビーコンフレーム（例えば、ＷＵＲビーコン１１６０）をＡＰから受信するたびに、ＷＵＲビーコンに含まれるＰ－ＴＳＦフィールドをＰ－ＴＳＦ’としてメモリに保存する。その後、ＳＴＡは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームを受信したときに、その秘密鍵、ＢＳＳのＢＳＳＩＤ、およびＲＡとしてのＷＩＤ、ならびに保存されたＰ－ＴＳＦ’を、暗号アルゴリズムへの入力として使用して、ＭＩＣ’を取得する。例えば、ＡＰが、最初のＷＵＲモードのネゴシエーション中に、ペアワイズ通信に使用するための暗号スイートとしてＡＥＳ－２５６－ＣＭＡＣが使用されることを示した場合、ＳＴＡでの暗号プロセスは次のように要約されてよい。
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＡＥＳ－２５６－ＣＭＡＣ（ＴＫ’ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ’））
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＡＥＳ－２５６－ＣＭＡＣ（ＴＫ’ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＲＡ’ ｜｜ Ｐ－ＴＳＦ’））
【0058】
計算されたＭＩＣ’がＷＵＲ ＰＰＤＵ１１７０によって運ばれるセキュリティ保護されたＷＵＲフレームのＭＩＣフィールドに一致する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下し、次にそのＰＣＲをウェイクアップする。
【0059】
ＷＵＲビーコンフレームが、単調増加するＷＵＲビーコン番号も含む場合、Ｐ－ＴＳＦを暗号ソルトとして使用する代わりに、ＷＵＲビーコン番号が、ＡＰおよびＷＵＲ ＳＴＡによって暗号ソルトとしてＭＩＣ計算に使用されてもよい。
【0060】
ＷＵＲ ＳＴＡの一部が非常に低いデューティサイクルを有する場合、または他のＷＵＲ ＳＴＡと一致しないデューティサイクルを有する場合、そのようなＷＵＲ ＳＴＡが最新のＰＣＲビーコンフレームまたは最新のＷＵＲビーコンフレームのＴＳＦまたはＰ－ＴＳＦをそれぞれ受信していることを保証するのは、困難である。そのような場合、ＡＰおよびＷＵＲ ＳＴＡは、ＷＵＲ ＳＴＡごとに、ターゲットＷＵＲビーコン送信時間（ＴＷＢＴＴ：Ｔａｒｇｅｔ ＷＵＲ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｔｉｍｅ）のシーケンス番号を記録してよい。ＷＵＲビーコン間隔（ＡＰがＷＵＲビーコンを送信する定期的な間隔）が、すべてのＷＵＲ ＳＴＡに知られているため、ＷＵＲビーコンを受信しなくても、ＷＵＲ ＳＴＡは、最新のＴＷＢＴＴのシーケンス番号を記録することができる。その後、このシーケンス番号が、暗号ソルトとしてＭＩＣ計算に使用されてよい。
【0061】
＜第４の実施形態＞
ＨＭＡＣまたはＣＭＡＣなどの暗号関数が、無線通信システムにおいて広く使用されており、多くの他の暗号関数より非常に単純であると考えられているが、リソースが極めて制約された特定の配置では、それでも、ＷＵＲ ＳＴＡがＷＵＲモードで動作しているときに、ハッシュ計算がＷＵＲ ＳＴＡのリソースを大幅に消費することがある。そのような場合、ＡＰは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームの定義を緩和し、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの両方に知られている何らかの秘密の情報の共通の知識に頼ってＷＵＲフレームを保護することが、必要になることがある。一例として、各ＰＣＲセッション中に、ＡＰは、ランダムに生成された秘密の数値ｒ＿ＳＴＡを、暗号化されたＷＵＲアクションフレーム１２１０内でＷＵＲ ＳＴＡに提供する。ＷＵＲアクションフレーム１２１０は、ＭＩＣエレメントがＭＩＣの代わりに乱数ｒ＿ＳＴＡを含むことを除き、図１０Ｂのフレーム１０５０に類似してよい。ＷＵＲ ＳＴＡは、乱数をｒ＿ＳＴＡ’としてメモリに保存する。その後、ＡＰがＷＵＲ ＳＴＡをウェイクアップする必要がある場合、ＡＰは、ＷＵＲ ＰＰＤＵ１２２０のアドレスフィールドを生成されたＭＩＣに置き換え、セキュリティビットを１に設定し、ＷＵＲ ＰＰＤＵに含まれるＷＵＲフレーム全体に対してＦＣＳを計算し、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵ１２２０を送信する。受信側ＷＵＲ ＳＴＡがアドレスフィールド２４４を保存されたｒ＿ＳＴＡ’と比較し、一致が存在する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下す。ＷＵＲ ＳＴＡは、アドレスフィールド２４４に含まれている乱数が過去に使用されていないことをチェックすることによって、リプレイ攻撃についてもチェックし、真である場合は、次にそのＰＣＲをウェイクアップする。ＡＰは、暗号化されたＷＵＲアクションフレームを使用して、次のセキュリティ保護されたＷＵＲフレームなどに使用される、以前に使用されていない新しい乱数をＳＴＡに再び提供する。
ＨＭＡＣまたはＣＭＡＣなどの暗号関数が、無線通信システムにおいて広く使用されており、多くの他の暗号関数より非常に単純であると考えられているが、リソースが極めて制約された特定の配置では、それでも、ＷＵＲ ＳＴＡがＷＵＲモードで動作しているときに、ハッシュ計算がＷＵＲ ＳＴＡのリソースを大幅に消費することがある。そのような場合、ＡＰは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームの定義を緩和し、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの両方に知られている何らかの秘密の情報の共通の知識に頼ってＷＵＲフレームを保護することが、必要になることがある。一例として、各ＰＣＲセッション中に、ＡＰは、ランダムに生成された秘密の数値ｒ＿ＳＴＡを、暗号化されたＷＵＲアクションフレーム１２１０内でＷＵＲ ＳＴＡに提供する。ＷＵＲアクションフレーム１２１０は、ＭＩＣエレメントがＭＩＣの代わりに乱数ｒ＿ＳＴＡを含むことを除き、図１０Ｂのフレーム１０５０に類似してよい。ＷＵＲ ＳＴＡは、乱数をｒ＿ＳＴＡ’としてメモリに保存する。その後、ＡＰがＷＵＲ ＳＴＡをウェイクアップする必要がある場合、ＡＰは、ＷＵＲ ＰＰＤＵ１２２０のアドレスフィールドを生成されたＭＩＣに置き換え、セキュリティビットを１に設定し、ＷＵＲ ＰＰＤＵに含まれるＷＵＲフレーム全体に対してＦＣＳを計算し、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵ１２２０を送信する。受信側ＷＵＲ ＳＴＡがアドレスフィールド２４４を保存されたｒ＿ＳＴＡ’と比較し、一致が存在する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下す。ＷＵＲ ＳＴＡは、アドレスフィールド２４４に含まれている乱数が過去に使用されていないことをチェックすることによって、リプレイ攻撃についてもチェックし、真である場合は、次にそのＰＣＲをウェイクアップする。ＡＰは、暗号化されたＷＵＲアクションフレームを使用して、次のセキュリティ保護されたＷＵＲフレームなどに使用される、以前に使用されていない新しい乱数をＳＴＡに再び提供する。
【0062】
＜第５の実施形態＞
第１の実施形態では、セキュリティ保護されたＷＵＲモードをＡＰとネゴシエートするＷＵＲ ＳＴＡごとに、ＡＰが、ソルトとして暗号計算に使用できる一意の数値を含まないＷＵＲフレームタイプ用の暗号ソルトを生成するために、基本数として使用する乱数を提供してよいことを述べた。ＡＰおよびＷＵＲ ＳＴＡの両方が、それらの各基本数をインクリメントすることによって、次のＷＵＲフレームに使用される暗号ソルトを非明示的に生成する。代替として、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの間の暗号ソルトの同期を失うリスクを減らすために、ＡＰは、暗号ソルトとして使用するための数値の範囲をＷＵＲ ＳＴＡに提供する。ＡＰは、フレームタイプフィールド１３６４によって示されているような特定のＷＵＲフレームタイプに使用するために、ＷＵＲアクションフレーム１３５０を使用して、暗号ソルトベース１３６６および暗号ソルト範囲指数（Ｃｒｙｐｔｏ Ｓａｌｔ Ｒａｎｇｅ Ｅｘｐｏｎｅｎｔ）１３６８を提供してよい。一例として、Ｓ＿ＳＮが暗号ソルトベース１３６６の値を表し、ＮＵＭ＿ＳＮが暗号ソルト範囲指数１３６８の値を表す場合、ＡＰは、範囲［Ｓ＿ＳＮ， Ｓ＿ＳＮ ＋ ２ＮＵＭ＿ＳＮ － １］内の数値を示してよい。ＷＵＲ ＳＴＡは、暗号ソルトの範囲を受信し、指定された暗号アルゴリズムを使用するときに、その秘密ペアワイズ鍵、ＢＳＳのＢＳＳＩＤ、およびＲＡとしてのＷＩＤを入力として使用して、この範囲内の暗号ソルトごとのＭＩＣ値を事前計算し、それらのＭＩＣ値を、ＷＵＲモード中に今後使用するために、メモリに保存してよい。図１４の表１４００は、Ｓ＿ＳＮ＝１００およびＮＵＭ＿ＳＮ＝８を使用してＷＵＲ ＳＴＡによって計算されたＭＩＣ値の例示的な表を示している。ここで、ＭＩＣ値は１６ビットに切り詰められている。ＡＰがＷＵＲ ＳＴＡをウェイクアップする必要がある場合、ＡＰは、その秘密ペアワイズ鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤ、受信側ＷＵＲ ＳＴＡの受信機アドレス（ＲＡ）、および、シリーズ内の第１のＣＳＮから開始して暗号ソルトとしたものを、暗号アルゴリズムへの入力として、ＭＩＣを計算する。ＡＰは、図１５のセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム１５００のＴＡフィールドを生成されたＭＩＣ１５１６に置き換え、セキュリティビットを１に設定し、ＷＵＲフレーム１５００全体に対してＦＣＳを計算し、ＷＵＲフレーム１５００を含むセキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを送信する。
第１の実施形態では、セキュリティ保護されたＷＵＲモードをＡＰとネゴシエートするＷＵＲ ＳＴＡごとに、ＡＰが、ソルトとして暗号計算に使用できる一意の数値を含まないＷＵＲフレームタイプ用の暗号ソルトを生成するために、基本数として使用する乱数を提供してよいことを述べた。ＡＰおよびＷＵＲ ＳＴＡの両方が、それらの各基本数をインクリメントすることによって、次のＷＵＲフレームに使用される暗号ソルトを非明示的に生成する。代替として、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの間の暗号ソルトの同期を失うリスクを減らすために、ＡＰは、暗号ソルトとして使用するための数値の範囲をＷＵＲ ＳＴＡに提供する。ＡＰは、フレームタイプフィールド１３６４によって示されているような特定のＷＵＲフレームタイプに使用するために、ＷＵＲアクションフレーム１３５０を使用して、暗号ソルトベース１３６６および暗号ソルト範囲指数（Ｃｒｙｐｔｏ Ｓａｌｔ Ｒａｎｇｅ Ｅｘｐｏｎｅｎｔ）１３６８を提供してよい。一例として、Ｓ＿ＳＮが暗号ソルトベース１３６６の値を表し、ＮＵＭ＿ＳＮが暗号ソルト範囲指数１３６８の値を表す場合、ＡＰは、範囲［Ｓ＿ＳＮ， Ｓ＿ＳＮ ＋ ２ＮＵＭ＿ＳＮ － １］内の数値を示してよい。ＷＵＲ ＳＴＡは、暗号ソルトの範囲を受信し、指定された暗号アルゴリズムを使用するときに、その秘密ペアワイズ鍵、ＢＳＳのＢＳＳＩＤ、およびＲＡとしてのＷＩＤを入力として使用して、この範囲内の暗号ソルトごとのＭＩＣ値を事前計算し、それらのＭＩＣ値を、ＷＵＲモード中に今後使用するために、メモリに保存してよい。図１４の表１４００は、Ｓ＿ＳＮ＝１００およびＮＵＭ＿ＳＮ＝８を使用してＷＵＲ ＳＴＡによって計算されたＭＩＣ値の例示的な表を示している。ここで、ＭＩＣ値は１６ビットに切り詰められている。ＡＰがＷＵＲ ＳＴＡをウェイクアップする必要がある場合、ＡＰは、その秘密ペアワイズ鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤ、受信側ＷＵＲ ＳＴＡの受信機アドレス（ＲＡ）、および、シリーズ内の第１のＣＳＮから開始して暗号ソルトとしたものを、暗号アルゴリズムへの入力として、ＭＩＣを計算する。ＡＰは、図１５のセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム１５００のＴＡフィールドを生成されたＭＩＣ１５１６に置き換え、セキュリティビットを１に設定し、ＷＵＲフレーム１５００全体に対してＦＣＳを計算し、ＷＵＲフレーム１５００を含むセキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを送信する。
【0063】
その後、ＷＵＲ ＳＴＡは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム１５００を受信したときに、最初にＲＡフィールド１５１４をそれ自体のＷＵＲ ＩＤと比較し、一致が存在する場合、次にＷＵＲフレームタイプを比較し、そのフレームタイプのＭＩＣ表がメモリ内に存在する場合、ＳＴＡは、ＭＩＣフィールド１５１６を、最後に使用されたＭＩＣ値から開始して、格納されているＭＩＣ値と昇順に比較し、一致が存在する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下し、次にそのＰＣＲをウェイクアップする。ＡＰは、指定された範囲内のすべての暗号ソルトを使い果たしたら、その後のセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを検証するために使用する暗号ソルトの新しい範囲をＷＵＲ ＳＴＡに提供する。
【0064】
セキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレームのプロセスは、非常に類似している。ＡＰは、セキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレームを検証するための暗号ソルトの別の範囲を、ＷＵＲ ＳＴＡに提供する。ＷＵＲ ＳＴＡは、暗号ソルトの範囲を受信し、指定された暗号アルゴリズムを使用するときに、その秘密グループ鍵、ＢＳＳのＢＳＳＩＤ、およびこのＷＵＲ ＳＴＡが属しているＲＡとしてのマルチキャストグループのグループＩＤを入力として使用して、この範囲内の暗号ソルトごとのＭＩＣ値を事前計算し、それらのＭＩＣ値を、ＷＵＲモード中に今後使用するために、メモリに保存してよい。ＡＰがＷＵＲ ＳＴＡのグループをウェイクアップする必要がある場合、ＡＰは、そのグループ鍵（例えば、グループ鍵ＧＴＫ、ＩＧＴＫ、またはＷ－ＧＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤ、受信側マルチキャストグループのグループＩＤ、および、シリーズ内の第１のＣＳＮから開始して暗号ソルトとしたものを、暗号アルゴリズムへの入力として、ＭＩＣを計算する。ＡＰは、図１６のセキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレーム１６００のＴＡフィールドを生成されたＭＩＣ１６１６に置き換え、セキュリティビットを１に設定し、ＷＵＲフレーム１６００全体に対してＦＣＳを計算し、マルチキャストＷＵＲフレーム１６００を含むセキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを送信する。
【0065】
セキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレーム１６００を受信する各ＷＵＲ ＳＴＡは、ＷＵＲフレームタイプを比較し、そのフレームタイプのＭＩＣ表がメモリ内に存在する場合、ＳＴＡは、ＭＩＣフィールド１６１６を、最後に使用されたＭＩＣ値から開始して、格納されているＭＩＣ値と昇順に比較し、一致が存在する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このマルチキャストＷＵＲフレーム１６００の受信機のうちの１つであるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下し、次にそのＰＣＲをウェイクアップする。ＡＰは、指定された範囲内のすべての暗号ソルトを使い果たしたら、その後のセキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレームを検証するために使用する暗号ソルトの新しい範囲をＷＵＲ ＳＴＡのグループに提供する。
【0066】
＜第６の実施形態＞
最近のＩＥＥＥ ８０２．１１ｂａの提案であるＩＥＥＥ ８０２．１１－１７／１００４ｒ０１は、メッセージ完全性チェック（ＭＩＣ：Ｍｅｓｓａｇｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）フィールドをＷＵＲフレームに追加することによってセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを作成する、類似するアイデアを提案している。通常はＡＰの送信機アドレス（ＴＡ）として使用されるＢＳＳＩＤフィールドならびにＡＰおよびＳＴＡによって維持されるタイミング同期機能（ＴＳＦ）が、ＭＩＣ計算の入力として使用される。ＭＩＣは、秘密グループ鍵（例えば、ＩＧＴＫ）を使用してＷＵＲフレーム全体に対して計算され、ＦＣＳフィールドが、計算されたＭＩＣフィールドに置き換えられる。送信中のＷＵＲフレーム内のどのエラーも、受信機でのＭＩＣ検証の失敗をもたらし、それによって、ＦＣＳフィールドの機能を実行する。しかし、この提案は、以下で説明されているようないくつかの欠点を抱えている。
最近のＩＥＥＥ ８０２．１１ｂａの提案であるＩＥＥＥ ８０２．１１－１７／１００４ｒ０１は、メッセージ完全性チェック（ＭＩＣ：Ｍｅｓｓａｇｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）フィールドをＷＵＲフレームに追加することによってセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを作成する、類似するアイデアを提案している。通常はＡＰの送信機アドレス（ＴＡ）として使用されるＢＳＳＩＤフィールドならびにＡＰおよびＳＴＡによって維持されるタイミング同期機能（ＴＳＦ）が、ＭＩＣ計算の入力として使用される。ＭＩＣは、秘密グループ鍵（例えば、ＩＧＴＫ）を使用してＷＵＲフレーム全体に対して計算され、ＦＣＳフィールドが、計算されたＭＩＣフィールドに置き換えられる。送信中のＷＵＲフレーム内のどのエラーも、受信機でのＭＩＣ検証の失敗をもたらし、それによって、ＦＣＳフィールドの機能を実行する。しかし、この提案は、以下で説明されているようないくつかの欠点を抱えている。
【0067】
（ａ）本開示において以下で詳述されているように、ＴＳＦをＭＩＣ計算の入力として使用するには、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームの送信機（ＡＰ）および受信機（ＷＵＲ ＳＴＡ）の両方で、何らかの前処理が必要になる。
【0068】
（ｂ）グループ鍵は、ブロードキャスト／マルチキャスト送信に使用されるよう意図されており、関連付けられているすべてのＳＴＡに知られていることがある。ＩＧＴＫ／ＧＴＫまたは任意のその他のグループ鍵は、「インサイダー攻撃」、すなわち、同じＡＰに関連付けられているデバイスによる攻撃の影響を受けやすい。そのデバイスがＩＧＴＫ／ＧＴＫを知っているためである。「内部の攻撃者」は、ＩＧＴＫを知っているため、有効なＭＩＣを含む偽造されたセキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを容易に作成できる。
【0069】
図１７は、インフラストラクチャモードで動作しているＩＥＥＥ ８０２．１１のデバイスによって維持されるＴＳＦ１７００のフォーマットを示している。ＴＳＦ１７００は、１マイクロ秒の時間分解能を有する６４ビット長のカウンタであり、ＢＳＳ内のすべての８０２．１１のデバイスがＡＰとの時間同期を維持するのを支援する。ＡＰは、ビーコンフレームのタイムスタンプフィールドを使用して、ＴＳＦの現在の値を定期的にブロードキャストする。ＳＴＡが関連付けられているＡＰからビーコンフレームを受信する各ＳＴＡは、受信機の処理遅延を調整した後に、ローカルのＴＳＦを受信されたタイムスタンプに置き換える。参照を簡単にするために、ＴＳＦ１７００は、図１７に示されているように、ビット０から開始して、ＴＳＦ－０～ＴＳＦ－７の８つのオクテットに分割されてよい。
【0070】
図１８は、第６の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム１８００のフレームフォーマットを示している。ＷＵＲフレーム１８００のＭＡＣヘッダ１８１０は、フレーム制御フィールド１８１２、受信機アドレス（ＲＡ）フィールド１８１４、および部分ＴＳＦ（Ｐ－ＴＳＦ）フィールド１８１６を含む。フレーム制御フィールドは、図８のフレーム制御フィールド８１２と同じフォーマットに従う。セキュリティ保護されたＷＵＲフレームをセキュリティ保護されていないＷＵＲフレームと区別するために、ＡＰは、フレーム制御フィールド８１２内のセキュリティビットを１に設定する。セキュリティビットは、ＷＵＲフレーム内のＭＩＣフィールドの存在を、受信側ＷＵＲ ＳＴＡに対して知らせる。ＲＡフィールド１８１４は、受信側ＷＵＲ ＳＴＡの割り当てられたＷＵＲ ＩＤ（ＷＩＤ）（例えば、ＡＩＤ１２）に設定されてよい。Ｐ－ＴＳＦフィールド１８１６は、ＷＵＲモード中に時間同期に使用され、ＡＰは、図１７のＴＳＦ１７００のＴＳＦ－１オクテットをＰ－ＴＳＦとして送信することを選択してよい。フレームボディフィールド１８２０は、任意選択であり、特定のフレームタイプのみに存在してよい。ＡＰは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームを作成するために、事前にネゴシエートされた暗号関数を使用し、ＴＳＦを暗号ソルトとして使用して、ＷＵＲフレーム全体に対してＭＩＣを計算する。ＡＰのＴＡ（ＢＳＳＩＤ）も、ＭＩＣ計算のための追加入力として使用される。フレームのＦＣＳフィールドは、計算されたＭＩＣフィールド１８３０に置き換えられ、認証タグとして機能すると同時に、ＷＵＲフレーム内のエラーの検出にも役立つ。
【0071】
しかし、ローカルのＴＳＦをＭＩＣ計算に直接使用することは、下で説明されるように同期を喪失する問題のため、実現不可能である。図１７のＴＳＦ１７００のＴＳＦ－１オクテットをＰ－ＴＳＦとして使用することによって、２５６μＳの分解能および６５５３６μＳのロールオーバー期間の部分タイムスタンプが得られる。Ｐ－ＴＳＦとして使用されるＴＳＦのビットの選択は、ＷＵＲの配置状況によって決まってよく、最初のＷＵＲのネゴシエーション段階の間に、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの間でネゴシエートされていてよい。ＴＳＦ－１オクテットがＰ－ＴＳＦとして使用される場合、ＡＰおよびＳＴＡのＴＳＦ－０フィールドが同期していることは期待できない。そのため、Ｐ－ＴＳＦより小さいＴＳＦビットが、ＭＩＣ計算において使用されるべきではない。加えて、ＷＵＲモードで動作しているＷＵＲ ＳＴＡは、あまり定期的に８０２．１１のビーコンフレームを受信しないかもしれないため、ＷＵＲ ＳＴＡによって維持されるローカルのＴＳＦは、ＡＰのＴＳＦとそれほど緊密に同期しないことがある。ＷＵＲ ＳＴＡは、ＷＵＲビーコンなどのブロードキャストＷＵＲフレーム内のＰ－ＴＳＦフィールドに含まれる部分タイムスタンプを使用して、ローカルのＴＳＦの対応するビットの同期を保つが、Ｐ－ＴＳＦフィールドに使用できるビット数が限られているため、部分タイムスタンプが定期的にロールオーバーし、ＴＳＦのより高いオクテットをインクリメントすることが必要になる。ハードウェアの制限に起因して、ＡＰおよびＷＵＲ ＳＴＡの両方のクロックは、±ｐｐｍ（百万分率）として表されるある程度のクロック変動を含むと予想される。通常、ＷＵＲ ＳＴＡは、ＡＰと比較して極めて安価なハードウェアコンポーネントを使用して実装されることがあり、非常に大きいクロック変動が発生すると予想される。図１９の表１９００は、ＡＰが図１７のＴＳＦ１７００のＴＳＦ－１オクテットをＰ－ＴＳＦとして送信することを選択したときに、クロック変動誤差に起因して発生することがあるタイミング同期問題の例を示している。この例では、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの間での±２００ｐｐｍの合計クロック変動（すなわち、ＡＰおよびＷＵＲ ＳＴＡのクロックが１００万単位ごとに２００単位異なること）を仮定している。表１９００の上半分は、ＳＴＡのクロックがＡＰのクロックよりも速く動作している場合を示しており、下半分は、その反対の場合を示している。簡潔にするために、ＴＳＦのＴＳＦ－１オクテット（８：１５ビット）およびＴＳＦ－２オクテット（１６：２３ビット）のみが示されている。ＷＵＲビーコンが１０秒ごとに１回送信されると仮定すると、最後のＷＵＲビーコンが受信されてから１０秒の期間の終了時に、ＷＵＲ ＳＴＡのクロックは、この時間の間に前方に約２０００μＳ変動していると推定され、行１９１０に示されているように、ＡＰのＴＳＦ－１：ＴＳＦ－２がまだ２４９：２００であるときに、ＷＵＲ ＳＴＡのＴＳＦ－１：ＴＳＦ－２が０：２０１にロールオーバーすることがある。ＡＰおよびＷＵＲ ＳＴＡのＴＳＦ－２は、さらに７単位後に、行１９１９でようやく２０１に再び同期する。同様に、ＷＵＲ ＳＴＡのクロックが、１つのＷＵＲビーコン間隔の間に後方に約２０００μＳ変動していると推定される逆の場合では、行１９３０に示されているように、ＡＰのＴＳＦ－１：ＴＳＦ－２がすでに０：２０１にロールオーバーしているときに、ＷＵＲ ＳＴＡのＴＳＦ－１：ＴＳＦ－２がまだ２４８：２００であることがある。ＡＰおよびＷＵＲ ＳＴＡのＴＳＦ－２は、さらに８単位後に、行１９４０でようやく２０１に再び同期する。これは、ＷＵＲ ＳＴＡが１つのＷＵＲビーコンを逃した場合に、約４０００μＳの「ＴＳＦミスアラインメントウィンドウ（ＴＳＦ ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｗｉｎｄｏｗ）」が存在し、この間、ＡＰおよびＳＴＡのＴＳＦがずれることを示している。ＳＴＡが、さらに多くのＷＵＲビーコンを逃した場合、「ＴＳＦミスアラインメントウィンドウ」が単に大きくなる。一般に、スキップされてもＷＵＲ ＳＴＡがまだＴＳＦの同期を回復できる、ＷＵＲビーコンの最大数ｎは、次式によって決定される。
【0072】
ｎ個のＷＵＲビーコンを逃すことによる最大変動≦（ロールオーバー期間）／２
ロールオーバー期間は、Ｐ－ＴＳＦフィールドに使用されるビットの数およびその分解能によって決定され、２ｌ＊ｒとして計算され、ｌはＰ－ＴＳＦに使用されるビットの数、ｒはＰ－ＴＳＦの分解能である。ＭＩＣを正しく検証するには、ＷＵＲ ＳＴＡが、ＡＰによって使用されるのと正確に同じＴＳＦの値を使用する必要があるため、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの両方が、ＴＳＦをＭＩＣ計算の入力として使用する前に、クロック変動の影響を考慮に入れるように、各ローカルのＴＳＦを前処理する必要がある。一般に、次のステップを実行して、「ＴＳＦミスアラインメントウィンドウ」の間のＴＳＦのずれを修正することができる。
ロールオーバー期間は、Ｐ－ＴＳＦフィールドに使用されるビットの数およびその分解能によって決定され、２ｌ＊ｒとして計算され、ｌはＰ－ＴＳＦに使用されるビットの数、ｒはＰ－ＴＳＦの分解能である。ＭＩＣを正しく検証するには、ＷＵＲ ＳＴＡが、ＡＰによって使用されるのと正確に同じＴＳＦの値を使用する必要があるため、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの両方が、ＴＳＦをＭＩＣ計算の入力として使用する前に、クロック変動の影響を考慮に入れるように、各ローカルのＴＳＦを前処理する必要がある。一般に、次のステップを実行して、「ＴＳＦミスアラインメントウィンドウ」の間のＴＳＦのずれを修正することができる。
【0073】
・受信されたＷＵＲフレーム内のＰ－ＴＳＦが、ＳＴＦの対応するＴＳＦビットよりも（ロールオーバー期間）／２単位を超えて大きい場合、ＳＴＡは、ＳＴＡのクロックの方が速く、ロールオーバーがＳＴＡで発生したことを仮定することができ、より高いＴＳＦオクテットを１だけデクリメントすることによって調整できる。
【0074】
同様に、受信されたＷＵＲフレーム内のＰ－ＴＳＦが、ＳＴＡの対応するＴＳＦビットよりも（ロールオーバー期間）／２単位以上小さい場合、ＳＴＡは、ＳＴＡのクロックの方が遅く、ロールオーバーがＡＰで発生したことを仮定することができ、より高いＴＳＦオクテットを１だけインクリメントすることによって調整できる。本明細書の例の場合、図１７のＴＳＦ１７００のＴＳＦ－１オクテットをＰ－ＴＳＦとして使用すると、ロールオーバー期間は、２８＊２５６μＳ＝６５５３６μＳというように計算できる。したがって、逃すことができるＷＵＲビーコンの最大数は、１６であると計算することができ、この値は、２５６μＳのＰ－ＴＳＦの分解能で、３２０００μＳ＝１２５単位の最大「ＴＳＦミスアラインメントウィンドウ」に変換される。次のステップを実行して、「ＴＳＦミスアラインメントウィンドウ」の間のＴＳＦのずれを修正することができる。
【0075】
・受信されたＷＵＲフレーム内のＰ－ＴＳＦが、ＳＴＦのＴＳＦ－１オクテットよりも１２５単位を超えて大きい場合、ＳＴＡは、ＳＴＡのクロックの方が速く、ロールオーバーがＳＴＡで発生したことを仮定することができ、より高いＴＳＦオクテットを１だけデクリメントすることによって調整できる。
【0076】
・同様に、受信されたＷＵＲフレーム内のＰ－ＴＳＦが、ＳＴＡのＴＳＦ－１オクテットよりも１２５単位を超えて小さい場合、ＳＴＡは、ＳＴＡのクロックの方が遅く、ロールオーバーがＡＰで発生したことを仮定することができ、より高いＴＳＦオクテットを１だけインクリメントすることによって調整できる。
【0077】
図２０を参照すると、ＴＳＦの前述した前処理が概略的に示されている。２０１０は、ＡＰによって維持されるローカルのＴＳＦ（ＴＳＦ）またはＷＵＲ ＳＴＡによって維持されるローカルのＴＳＦ（ＴＳＦ’）を表している。２０２０は、前処理が実行された後のローカルのＴＳＦのコピー（ＴＳＦ＊）を表している。ＴＳＦ－１がＡＰによってＰ－ＴＳＦフィールドとして使用される場合、ＡＰで、ＴＳＦ－０ビットがマスクされてすべて０になってＴＳＦ＊を形成し、ＴＳＦ－１オクテットが、図１８のＰ－ＴＳＦフィールド１８１６にコピーされる。次に、ＴＳＦ＊が、暗号ソルトとしてＭＩＣ計算に使用され、ＷＵＲフレーム１８００のＦＣＳフィールドが、計算されたＭＩＣ１８３０に置き換えられる。受信側ＷＵＲ ＳＴＡでは、コピーＴＳＦ＊は、ローカルのＴＳＦ’から作られており、ＴＳＦ－０オクテット２０２２はマスクされてすべて０になる。次に、ＴＳＦ－１オクテット２０２４がＰ－ＴＳＦフィールド１８１６に置き換えられる。
【0078】
図１８のＷＵＲフレーム１８００がユニキャストフレームである場合、ＡＰは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤ、および前処理されたＴＳＦ＊を、暗号アルゴリズムへの入力として使用し、ＦＣＳフィールドを除くＷＵＲフレーム全体（すなわち、ＭＡＣヘッダ１８１０、および存在する場合は、任意選択のフレームボディフィールド１８２０）に対してＭＩＣを計算する。通常、標準的な暗号関数の出力は、ＷＵＲ ＰＰＤＵで直接使用するには長すぎることがあり、ＷＵＲフレームの限られたサイズに合わせて切り詰める必要があることがある。
【0079】
例えば、ＡＰが暗号ハッシュ関数ＳＨＡ－２５６を使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＴＳＦ＊））
ＴＫ＝ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分
その長さは、４ウェイハンドシェイク中に選択された暗号スイートによって決まり、例えばＣＣＭＰ－１２８などの場合は、１２８ビットである。
ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊＝ＭＡＣヘッダ１８１０および任意選択のフレームボディフィールド１８２０
ＢＳＳＩＤ＝ＢＳＳの基本サービスセット識別子（ＢＳＳＩＤ）＝ＡＰのＭＡＣアドレス
Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ＝ＳＨＡ－２５６関数（１２８ビット）の出力をＬビットに切り詰めるための関数
Ｌ＝ＦＣＳフィールド２５２のビット数
ｘ ｜｜ ｙ＝ｘとｙの連結
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＴＳＦ＊））
ＴＫ＝ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分
その長さは、４ウェイハンドシェイク中に選択された暗号スイートによって決まり、例えばＣＣＭＰ－１２８などの場合は、１２８ビットである。
ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊＝ＭＡＣヘッダ１８１０および任意選択のフレームボディフィールド１８２０
ＢＳＳＩＤ＝ＢＳＳの基本サービスセット識別子（ＢＳＳＩＤ）＝ＡＰのＭＡＣアドレス
Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ＝ＳＨＡ－２５６関数（１２８ビット）の出力をＬビットに切り詰めるための関数
Ｌ＝ＦＣＳフィールド２５２のビット数
ｘ ｜｜ ｙ＝ｘとｙの連結
【0080】
ＡＰは、ＷＵＲフレーム１８００のＦＣＳフィールドを、生成されたＭＩＣ１８３０に置き換え、セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム１８００を送信する。
【0081】
受信側ＷＵＲ ＳＴＡで、セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム１８００を受信したときに、このフレームがユニキャストＷＵＲフレームであると決定した後に、ＲＡフィールド１８１４がＳＴＡのＷＩＤに一致することを確認する。ＲＡが一致する場合、ＳＴＡは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ’）部分）、そのＢＳＳＩＤ’、および前処理されたＴＳＦ＊を、暗号アルゴリズムへの入力として、ＦＣＳフィールドを除くＷＵＲフレーム全体（すなわち、ＭＡＣヘッダ１８１０、および存在する場合は、任意選択のフレームボディフィールド１８２０）に対して使用し、ＭＩＣ’を取得する。例えば、ＡＰが、最初のＷＵＲモードのネゴシエーション中に、ペアワイズ通信に使用するための暗号スイートとしてＳＨＡ－２５６が使用されることを示した場合、ＳＴＡでの暗号プロセスは次のように要約されてよい。
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＴＳＦ＊））
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＴＳＦ＊））
【0082】
計算されたＭＩＣ’がＷＵＲフレーム１８００によって運ばれるセキュリティ保護されたＷＵＲフレームのＭＩＣフィールドに一致する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下し、次にそのＰＣＲをウェイクアップする。
【0083】
図２１を参照すると、８０２．１１のＣＣＭＰ暗号カプセル化（ＣＣＭＰ ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）を再利用することによってセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを生成する代替方法２１００が示されている。単純な暗号ハッシュ関数を使用して、ＷＵＲフレームの認証用のＭＩＣを生成できるが、ＡＰは、ＰＣＲ送信の暗号化に使用されたＩＥＥＥ ８０２．１１のＣＣＭＰ暗号カプセル化を再利用してＭＩＣフィールド１８３０を生成することを選択してもよい。ＩＥＥＥ ８０２．１１のＣＣＭＰ暗号カプセル化は、ＰＣＲの間に、データフレームおよび管理フレームを暗号化するために使用されるが、ＭＡＣヘッダの内容を認証するためのＭＩＣも生成する。ＷＵＲフレームが暗号化される必要はないとはいえ、ＩＥＥＥ ８０２．１１のＣＣＭＰ暗号カプセル化を再利用して、ＷＵＲフレームの認証に使用されるＭＩＣを生成できる。ＡＰは、図５のＷＵＲセキュリティエレメント５２０で、図７の表７００内のＣＣＭＰ－１２８が暗号スイートとして使用されることを指定することによって、ＷＵＲモードのネゴシエーション中に、ＣＣＭＰがＭＩＣの生成に使用されることを指定できる。セキュリティ保護されたＷＵＲフレームは、次のステップに従ってＣＣＭＰを使用して生成される。
【0084】
（ａ）コピーＴＳＦ＊を作成し、ＴＳＦ＊のｎ最下位ビット（ＬＳＢ：ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔｓ）をマスクして０にすることによって、ＴＳＦ２１２２が前述したように前処理される。ｎはＰ－ＴＳＦのＬＳＢのビットインデックスである。例えば、ＴＳＦ－１がＰ－ＴＳＦとして使用される場合、ｎ＝８であり、ＴＳＦの８ＬＳＢ（すなわち、ビット０～ビット７）がマスクされて０になる。
【0085】
（ｂ）図８のフレーム制御フィールド８１２内のセキュリティビット８１４を設定することによって、セキュリティ保護されていないＷＵＲフレーム２１１０がセキュリティ保護されたＷＵＲフレームとしてマーク付けされ、ＷＵＲフレーム全体（存在する場合は、図１８の任意選択のフレームボディフィールド１８２０を含む）が、追加認証データ（ＡＡＤ：Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｄａｔａ）２１１６として使用される。
【0086】
（ｃ）ＣＣＭノンスブロック２１１８が、ＢＳＳＩＤ２１２０およびＴＳＦ＊２１１４から構築される。
【0087】
（ｄ）ＡＡＤ２１１６、ノンスブロック２１１８、およびＡＰの一時鍵（ＴＫ）２１２４が暗号回路２１３０（この場合、ＭＩＣ２１３２を取得するためのＣＣＭ暗号化モジュール）に供給される。
【0088】
（ｅ）次に、生成されたＭＩＣ２１３２が、図２のＦＣＳフィールド２５２に合わせて切り詰められる。
【0089】
（ｆ）最後に、ＭＩＣ２１３２をＭＡＣヘッダおよびフレームボディ２１１２に追加することによって、セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム２１５０が形成される。
【0090】
ＣＣＭＰ暗号関数を使用して受信側ＷＵＲ ＳＴＡでセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを認証する手順が、図２２に示されている。ＷＵＲ ＳＴＡは、次のステップに従ってセキュリティ保護されたＷＵＲフレームを認証する。
【0091】
（ａ）ＭＡＣヘッダおよびフレームボディ２２１２、Ｐ－ＴＳＦ２２１４、ならびにＭＩＣフィールド２２１６を分離するために、セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム２２１０が構文解析される。
【0092】
（ｂ）ＭＡＣヘッダおよびフレームボディ２２１２が、追加認証データ（ＡＡＤ）２２３０として使用される。
【0093】
（ｃ）コピーＴＳＦ＊を作成し、ＴＳＦ＊のｎ最下位ビット（ＬＳＢ）をマスクして０にすることによって、ローカルのＴＳＦ’２２２０が前述したように前処理される。ｎはＰ－ＴＳＦのＬＳＢのビットインデックスである。例えば、ＴＳＦ－１がＰ－ＴＳＦとして使用される場合、ｎ＝８であり、ＴＳＦの８ＬＳＢ（すなわち、ビット０～ビット７）がマスクされて０になる。Ｐ－ＴＳＦフィールドに対応するビットがＰ－ＴＳＦ２２１４に置き換えられ、ＴＳＦ＊のより高いビットが、前述したようにクロック変動（ＴＳＦのずれ）に関して調整され、前処理されたＴＳＦ＊２２３２を形成する。
【0094】
（ｄ）ＣＣＭノンスブロック２２３４が、ＢＳＳＩＤ２２２２およびＴＳＦ＊２２３２から構築される。
【0095】
（ｅ）ＡＡＤ２２３０、ノンスブロック２２３４、およびＳＴＡの一時鍵（ＴＫ）２２２４が暗号回路２２５０（この場合、ＭＩＣを取得するためのＣＣＭ暗号化モジュール）に供給される。
【0096】
（ｆ）生成されたＭＩＣが、図２のＦＣＳフィールド２５２の長さに切り詰められ、ＭＩＣ’２２５２を形成する。このＭＩＣ’がセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム２２１０からのＭＩＣ２２１６と比較され、これら２つが同じである場合、ＭＩＣ検証に合格し、ＷＵＲフレームが本物であると見なされる。ＭＩＣ検証は、ＷＵＲフレームにエラーがないことも保証する。
【0097】
（ｇ）ＴＳＦがＭＩＣの計算において使用されるため、ＭＩＣ検証は、非明示的なリプレイチェックとしても機能する。しかし、追加されたリプレイ防御手段として、ローカルのＴＳＦ’および処理されたＴＳＦ＊が、例えば、ＴＳＦ’とＴＳＦ＊の間の差がＰ－ＴＳＦのロールオーバー期間未満であることを確認することによって、さらにリプレイチェックを受けてよい。リプレイチェック２２４４に合格した場合、ＭＡＣヘッダおよびフレームボディ２２１２が、さらに処理するために、本物のセキュリティ保護されていないＷＵＲフレーム２２６０として渡される。このとき、ローカルのＴＳＦ’が、処理されたＴＳＦ＊に更新されてもよく、暗号検証プロセス中に遅延が存在する場合は、その遅延を考慮した上で更新する。
【0098】
図２３を参照すると、セキュリティ保護されたマルチキャストフレーム２３００の１つの選択肢が示されている。前述したように、マルチキャストＷＵＲフレームの宛先がＷＵＲ ＳＴＡのグループであるため、マルチキャストグループのすべてのＳＴＡに知られているグループ鍵が、セキュリティ保護されたマルチキャストフレームの作成に使用される必要がある。通常、１つのインフラストラクチャＢＳＳ内では、一度に１つのＧＴＫおよび１つのＩＧＴＫのみが生成され、セキュリティ保護された送信をＡＰとネゴシエートしたＢＳＳ内のすべてのＳＴＡが、ＡＰからグループ鍵を受信している。しかし、グループ鍵の使用は、「インサイダー攻撃」、すなわち、同じＡＰに関連付けられている別のデバイスによる攻撃に対する脆弱性につながる。そのデバイスがＩＧＴＫ／ＧＴＫ知っているためである。「内部の攻撃者」は、ＧＴＫ／ＩＧＴＫを知っているため、有効なＭＩＣを含む偽造されたセキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを容易に作成できる。いわゆる「インサイダー攻撃」のリスクを軽減するために、新しいマルチキャストグループが形成されるたびに、ＡＰは、この特定のマルチキャストグループに関連付けられたグループ鍵（ＧＴＫまたはＩＧＴＫのいずれか）の新しいセットを導出し、このマルチキャストグループにはグループＩＤが割り当てられる。ＷＵＲセキュリティエレメント５２０は、グループ鍵をマルチキャストグループの各メンバーに伝達するために使用されてよい。この場合、グループＩＤフィールド５６８は、マルチキャストグループに割り当てられたグループＩＤとして設定され、暗号化されたグループ鍵がラップ鍵フィールド５８０に含まれる。ＡＰは、セキュリティ保護されたユニキャストＷＵＲフレームを作成するのと同じ方法で、セキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレーム２３００を作成するが、ＲＡフィールド２３１４がマルチキャストグループのグループＩＤに設定され、ＭＩＣフィールド２３３０が、ブロードキャストフレームに使用される共通のグループ鍵を使用する代わりに、特定のマルチキャストグループに割り当てられたグループ鍵を使用して計算されるという点が異なる。受信側ＷＵＲ ＳＴＡでは、セキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレームのＲＡフィールド２３１４が、ＳＴＡが属しているマルチキャストグループのグループＩＤに一致する場合、ＳＴＡは、このマルチキャストグループに関連付けられたグループ鍵を使用してＭＩＣを比較し、マルチキャストＷＵＲフレームを認証する。ＭＩＣ検証に合格した場合にのみ、マルチキャストＷＵＲフレームが処理され、次にＳＴＡがそのＰＣＲをウェイクアップすることができる。異なるグループ鍵を異なるマルチキャストグループに使用することによって、「インサイダー攻撃」の範囲を特定のマルチキャストグループに制限する。これは、あるマルチキャストグループに属している攻撃者は、別のマルチキャストグループのグループ鍵を所有しておらず、したがって「インサイダー攻撃」を開始できないためである。
【0099】
図２４を参照すると、セキュリティ保護されたマルチキャストフレーム２４００の代替の選択肢が示されている。この選択肢は、マルチキャストグループにグループＩＤが割り当てられず、マルチキャストＷＵＲフレームの対象になる受信者が、グループメンバーＳＴＡのＲＡのページ化リストを含めることによって識別される場合、またはマルチキャストフレームの宛先が、あるマルチキャストグループ内の少数のＳＴＡのみである場合に、適用できる。マルチキャストフレームのＲＡフィールドは、マルチキャストグループＩＤが割り当てられている場合、そのマルチキャストグループＩＤに設定されてよく、そうでない場合、マルチキャストグループのメンバーＳＴＡのうちの１つのＲＡとして設定されてよい。この場合、ＷＵＲフレームはフレームボディを含み、このことが、図８の長さフィールド８１５で０以外の値を使用して示される。フレームボディは、フレームの宛先になる他のマルチキャストＳＴＡのＲＡのリストを含む。そのようなマルチキャストフレームフォーマットの場合、２段階認証が、次を使用して、ＡＰでのセキュリティ保護されたマルチキャストＷＵＲフレームの作成に使用されてよい。
【0100】
（ａ）第一に、ＡＰと各ＳＴＡの間でネゴシエートされるペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分を使用することによって、宛先になるＳＴＡのＲＡごとに、ハッシュ値が作成される。例えば、ＲＡ１がＳＴＡのＲＡを表し、前述したようにＴＳＦ＊が処理されたＴＳＦを表す場合、ＳＨＡ－２５６がハッシュ関数として使用されると仮定すると、ハッシュＲＡは、ＡＰで次のように作成されてよい。
ＲＡ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＲＡ１ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＴＳＦ＊））
Ｌ＝図２のアドレスフィールド２４４のビット数
ＲＡ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＲＡ１ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＴＳＦ＊））
Ｌ＝図２のアドレスフィールド２４４のビット数
【0101】
（ｂ）セキュリティ保護されていないマルチキャストＷＵＲフレームのＲＡフィールドの各々が、対応する計算されたハッシュ値２４１４、２４２２、…、２４２４に置き換えられ、フレーム制御フィールド２４１２内のセキュリティビットが１に設定される。
【0102】
（ｃ）第二に、前述した手順と同様に、ＦＣＳフィールドを除くＷＵＲフレーム２４００全体に対してグループ鍵を使用してＭＩＣが計算され、ＦＣＳフィールドが、生成されたＭＩＣ２４３０に置き換えられる。
【0103】
受信側ＷＵＲ ＳＴＡで、ＳＴＡがマルチキャストグループに属している場合、前述した手順と同様に、ＦＣＳフィールドを除くＷＵＲフレーム２４００全体に対してグループ鍵を使用してＭＩＣ’が計算される。計算されたＭＩＣ’がＭＩＣフィールド２４３０に一致する場合、ＳＴＡは、ＡＰとＳＴＡの間でネゴシエートされたペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ’）部分を使用することによって、ＷＩＤのハッシュ値を作成する。例えば、ＲＡ１がＳＴＡのＷＩＤを表し、前述したようにＴＳＦ＊が処理されたＴＳＦを表す場合、ＳＨＡ－２５６がハッシュ関数として使用されると仮定すると、ハッシュされたＲＡは、ＳＴＡで次のように作成されてよい。
ＲＡ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＲＡ１ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＴＳＦ＊））
Ｌ＝図２のアドレスフィールド２４４のビット数
ＲＡ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＲＡ１ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＴＳＦ＊））
Ｌ＝図２のアドレスフィールド２４４のビット数
【0104】
次にＳＴＡは、マルチキャストＷＵＲフレーム２４００内の各ＲＡフィールドをハッシュされたＲＡと比較し、一致が存在する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このマルチキャストＷＵＲフレームの受信機のうちの１つであるとして自分自身を非明示的に識別し、次にこのフレームをさらに処理する（例えば、そのＰＣＲをウェイクアップする）。
【0105】
図２５を参照すると、セキュリティ保護されていないＷＵＲフレーム２５００のフレームフォーマットが示されている。セキュリティ保護されていないＷＵＲフレームは、構造においてセキュリティ保護されたＷＵＲフレームに類似しているが、ＴＤ制御フィールド２５１６にＰ－ＴＳＦを含む必要がない。また、ＦＣＳフィールドが、巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）２５３０を含むために使用され、ＣＲＣ２５３０は、送信中のエラーを検出するために、ＷＵＲフレーム全体に対して計算される。ＷＵＲフレームが比較的短いため、８～１２ビットのＣＲＣで十分なはずであり、そのため、セキュリティ保護されていないＷＵＲフレームのＦＣＳフィールドは、ＭＩＣを含むセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム内のＦＣＳフィールドより短くなることができる。例えば、１２ビットのＰ－ＴＳＦフィールド、１２ビット長のＣＲＣフィールド、および１６ビット長のＭＩＣを仮定すると、セキュリティ保護されていないＷＵＲフレームは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームよりも１６ビットだけ短くなることができる。セキュリティが大きな問題ではない非公開の用途では、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームおよびセキュリティ保護されていないＷＵＲフレームのサイズが異なることは、セキュリティ保護されていないＷＵＲフレームの長さが短いため、ＷＵＲ ＳＴＡの節電に役立つことがある。
【0106】
＜第７の実施形態＞
タイムスタンプをリプレイ防御として使用する代わりに、単調増加するシーケンス番号またはパケット番号を使用してリプレイ防御を実現することも可能である。図２６は、ＷＵＲ ＰＰＤＵのリプレイ防御を実現するために使用できる４８ビット長のパケット番号（ＰＮ）を示している。参照を簡単にするために、ＰＮは、６オクテットに分割され、ＰＮ－０、ＰＮ－１、ＰＮ－２、ＰＮ－３、ＰＮ－４、およびＰＮ－５と呼ばれてよく、ＰＮ－０が最低のオクテットであり、ＰＮ－５が最高のオクテットである。ＰＮの数値空間のロールオーバーを心配することなく一意の数値をＷＵＲ ＰＰＤＵに提供するには、ＰＮは、４８ビットで十分である。ＡＰは、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵの送信に関してネゴシエートする秘密鍵ごとに、一意のＰＮを維持し、特定の秘密鍵について、ＷＵＲ ＰＰＤＵの送信中にＰＮが繰り返されないことを確認する。ＷＵＲ ＰＰＤＵで使用するために、別々の秘密鍵が排他的にネゴシエートされる場合、ＷＵＲ ＰＰＤＵのために維持されるＰＮは、ＰＣＲの間に使用されるＰＮとは異なる。ＷＵＲ ＰＰＤＵの、パケット番号を運ぶために使用できるビットの数が限られているため、ＰＮの一部のみがＷＵＲ ＰＰＤＵによって運ばれ、ＰＮの残りのビットはローカルに維持される。ＷＵＲ ＰＰＤＵによって運ばれるＰＮの一部は、部分ＰＮ（Ｐ－ＰＮ）と呼ばれてよい。例えば、ＰＮ－０オクテットのみがＷＵＲ ＰＰＤＵに含まれてよく、他のＰＮオクテットは送信されない。セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵをネゴシエートした各ＷＵＲ ＳＴＡは、ローカルのＰＮを維持し、有効なセキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵが受信されるたびに、ＷＵＲ ＳＴＡは、ＰＮの対応するビットをＷＵＲ ＰＰＤＵで受信されたＰ－ＰＮに置き換える。ＷＵＲ ＰＰＤＵで使用するために、別々の秘密鍵が排他的にネゴシエートされる場合、ＷＵＲ ＰＰＤＵのために維持されるＰＮは、ＰＣＲの間に使用されるＰＮとは異なる。受信されたＰ－ＰＮの値がＰＮの対応するビットの値より小さい場合、Ｐ－ＰＮビットのロールオーバーを考慮するために、ＰＮのより高いビットが１だけインクリメントされる。
タイムスタンプをリプレイ防御として使用する代わりに、単調増加するシーケンス番号またはパケット番号を使用してリプレイ防御を実現することも可能である。図２６は、ＷＵＲ ＰＰＤＵのリプレイ防御を実現するために使用できる４８ビット長のパケット番号（ＰＮ）を示している。参照を簡単にするために、ＰＮは、６オクテットに分割され、ＰＮ－０、ＰＮ－１、ＰＮ－２、ＰＮ－３、ＰＮ－４、およびＰＮ－５と呼ばれてよく、ＰＮ－０が最低のオクテットであり、ＰＮ－５が最高のオクテットである。ＰＮの数値空間のロールオーバーを心配することなく一意の数値をＷＵＲ ＰＰＤＵに提供するには、ＰＮは、４８ビットで十分である。ＡＰは、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵの送信に関してネゴシエートする秘密鍵ごとに、一意のＰＮを維持し、特定の秘密鍵について、ＷＵＲ ＰＰＤＵの送信中にＰＮが繰り返されないことを確認する。ＷＵＲ ＰＰＤＵで使用するために、別々の秘密鍵が排他的にネゴシエートされる場合、ＷＵＲ ＰＰＤＵのために維持されるＰＮは、ＰＣＲの間に使用されるＰＮとは異なる。ＷＵＲ ＰＰＤＵの、パケット番号を運ぶために使用できるビットの数が限られているため、ＰＮの一部のみがＷＵＲ ＰＰＤＵによって運ばれ、ＰＮの残りのビットはローカルに維持される。ＷＵＲ ＰＰＤＵによって運ばれるＰＮの一部は、部分ＰＮ（Ｐ－ＰＮ）と呼ばれてよい。例えば、ＰＮ－０オクテットのみがＷＵＲ ＰＰＤＵに含まれてよく、他のＰＮオクテットは送信されない。セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵをネゴシエートした各ＷＵＲ ＳＴＡは、ローカルのＰＮを維持し、有効なセキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵが受信されるたびに、ＷＵＲ ＳＴＡは、ＰＮの対応するビットをＷＵＲ ＰＰＤＵで受信されたＰ－ＰＮに置き換える。ＷＵＲ ＰＰＤＵで使用するために、別々の秘密鍵が排他的にネゴシエートされる場合、ＷＵＲ ＰＰＤＵのために維持されるＰＮは、ＰＣＲの間に使用されるＰＮとは異なる。受信されたＰ－ＰＮの値がＰＮの対応するビットの値より小さい場合、Ｐ－ＰＮビットのロールオーバーを考慮するために、ＰＮのより高いビットが１だけインクリメントされる。
【0107】
図２７は、第７の実施形態によるセキュリティ保護されたＷＵＲフレーム２７００のフレームフォーマットを示している。ＷＵＲフレーム２７００のＭＡＣヘッダ２７１０は、フレーム制御フィールド２７１２、受信機アドレス（ＲＡ）フィールド２７１４、および部分ＰＮ（Ｐ－ＰＮ）フィールド２７１６で構成される。フレーム制御フィールドは、図８のフレーム制御フィールド８１２と同じフォーマットに従う。セキュリティ保護されたＷＵＲフレームをセキュリティ保護されていないＷＵＲフレームと区別するために、ＡＰは、フレーム制御フィールド２７１２内のセキュリティビットを１に設定する。セキュリティビットは、ＷＵＲフレーム内のＭＩＣフィールドの存在を、受信側ＷＵＲ ＳＴＡに対して知らせる。ＲＡフィールド２７１４は、受信側ＷＵＲ ＳＴＡの割り当てられたＷＵＲ ＩＤ（ＷＩＤ）（例えば、ＡＩＤ１２）に設定されてよい。Ｐ－ＰＮフィールド１８１６は、部分パケット番号として使用され、ＡＰは、図２６のＰＮ２６００のＰＮ－０オクテットをＰ－ＰＮとして送信することを選択してよい。フレームボディフィールド２７２０は、任意選択であり、特定のフレームタイプのみに存在してよい。ＡＰは、セキュリティ保護されたＷＵＲフレームを作成するために、事前にネゴシエートされた暗号関数を使用し、ＭＩＣ計算に使用される秘密鍵に関連付けられたＰＮを暗号ソルトとして使用して、ＷＵＲフレーム全体に対してＭＩＣを計算する。ＡＰのＴＡ（ＢＳＳＩＤ）も、ＭＩＣ計算のための追加入力として使用される。フレームのＦＣＳフィールドは、計算されたＭＩＣフィールド２７３０に置き換えられ、認証タグとして機能すると同時に、ＷＵＲフレーム内のエラーの検出にも役立つ。
【0108】
図２７のＷＵＲフレーム２７００がユニキャストフレームである場合、ＡＰは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分）、ＢＳＳＩＤ、およびペアワイズ秘密鍵に関連付けられたＰＮを、暗号アルゴリズムへの入力として使用し、ＦＣＳフィールドを除くＷＵＲフレーム全体（すなわち、ＭＡＣヘッダ２７１０、および存在する場合は、任意選択のフレームボディ２７２０）に対してＭＩＣを計算する。
【0109】
例えば、ＡＰが暗号ハッシュ関数ＳＨＡ－２５６を使用してＭＩＣを生成する場合、ＡＰでの暗号プロセスは、次のように要約されてよい。
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＰＮ））
ＴＫ＝ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分
その長さは、４ウェイハンドシェイク中に選択された暗号スイートによって決まり、例えばＣＣＭＰ－１２８などの場合は、１２８ビットである。
ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊＝ＭＡＣヘッダ１８１０および任意選択のフレームボディフィールド１８２０
ＢＳＳＩＤ＝ＢＳＳの基本サービスセット識別子（ＢＳＳＩＤ）＝ＡＰのＭＡＣアドレス
Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ＝ＳＨＡ－２５６関数（１２８ビット）の出力をＬビットに切り詰めるための関数
Ｌ＝ＦＣＳフィールド２５２のビット数
ｘ ｜｜ ｙ＝ｘとｙの連結
ＭＩＣ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ ｜｜ ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊ ｜｜ ＢＳＳＩＤ ｜｜ ＰＮ））
ＴＫ＝ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ）部分
その長さは、４ウェイハンドシェイク中に選択された暗号スイートによって決まり、例えばＣＣＭＰ－１２８などの場合は、１２８ビットである。
ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊＝ＭＡＣヘッダ１８１０および任意選択のフレームボディフィールド１８２０
ＢＳＳＩＤ＝ＢＳＳの基本サービスセット識別子（ＢＳＳＩＤ）＝ＡＰのＭＡＣアドレス
Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ＝ＳＨＡ－２５６関数（１２８ビット）の出力をＬビットに切り詰めるための関数
Ｌ＝ＦＣＳフィールド２５２のビット数
ｘ ｜｜ ｙ＝ｘとｙの連結
【0110】
ＡＰは、ＷＵＲフレーム２７００のＦＣＳフィールドを、生成されたＭＩＣ２７３０に置き換え、セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム２７００を送信する。
【0111】
受信側ＷＵＲ ＳＴＡで、セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム２７００を受信したときに、このフレームがユニキャストＷＵＲフレームであると決定した後に、ＲＡフィールド２７１４がＳＴＡのＷＩＤに一致することを確認する。ＲＡが一致する場合、ＳＴＡは、その秘密鍵（例えば、ペアワイズ秘密鍵ＰＴＫまたはＷ－ＰＴＫの一時鍵（ＴＫ’）部分）、そのＢＳＳＩＤ’、および（受信されたＰ－ＰＮ２７１６で更新した後の）ローカルのＰＮ’を、暗号アルゴリズムへの入力として、ＦＣＳフィールドを除くＷＵＲフレーム全体（すなわち、ＭＡＣヘッダ２７１０、および存在する場合は、任意選択のフレームボディ２７２０）に対して使用し、ＭＩＣ’を取得する。例えば、ＡＰが、最初のＷＵＲモードのネゴシエーション中に、ペアワイズ通信に使用するための暗号スイートとしてＳＨＡ－２５６が使用されることを示した場合、ＳＴＡでの暗号プロセスは次のように要約されてよい。
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＰＮ’））
ＭＩＣ’ ＝ Ｔｒｕｎｃａｔｅ－Ｌ（ＳＨＡ－２５６（ＴＫ’ ｜｜ ＷＵＲ Ｆｒａｍｅ＊ ｜｜ ＢＳＳＩＤ’ ｜｜ ＰＮ’））
【0112】
計算されたＭＩＣ’がＷＵＲフレーム２７００によって運ばれるセキュリティ保護されたＷＵＲフレームのＭＩＣフィールドに一致する場合、ＷＵＲ ＳＴＡは、このＷＵＲフレームの受信機であるとして自分自身を非明示的に識別し、このフレームがＡＰによって送信された本物のフレームであるという結論も下し、次にそのＰＣＲをウェイクアップする。
【0113】
ＷＵＲ ＳＴＡが、そのローカルのＰＮをＡＰのＰＮと同期した状態に保とうとしていても、それらの２つのＰＮは、時々同期しなくなることがある。これがＷＵＲ ＳＴＡでのＭＩＣ検証の失敗につながり、ＭＩＣが破損したＷＵＲ ＰＰＤＵがＳＴＡに生じるであろう。ＷＵＲ ＳＴＡは、そのＷＩＤに一致するＲＡフィールドを含むＷＵＲ ＰＰＤＵを受信し続けているが、ＭＩＣ検証が失敗し続けているときに、ＰＮの同期問題を検出することができる。そのようなＰＮの同期問題から回復するために、ＷＵＲ ＳＴＡは、図２８のＷＵＲアクションフレーム２８００をＡＰに送信し、ＰＮの更新を要求してよい。ＷＵＲアクションフレーム２８００は、図５のＷＵＲアクションフレーム５００にＰＮ更新エレメント２８１０を追加したものと同じである。ＷＵＲ ＳＴＡは、ＰＮ更新フィールド２８２０内の要求／応答ビット２８２２を要求に設定し、ＰＮ更新を要求する。ＳＴＡは、ユニキャストビット２８２３、マルチキャストビット２８２４、またはブロードキャストビット２８２６も設定し、どのＰＮ更新を要求しているかを示す。ＡＰは、ＰＮ更新の要求を受信したときに、応答に設定されたＰＮ更新フィールド２８２０内の要求／応答ビット２８２２と、対応する鍵（ユニキャスト、マルチキャスト、またはブロードキャスト）用のＡＰによって維持されているＰＮの値を運ぶＰＮフィールド２８２８とを含むＷＵＲアクションフレーム２８００を、送信する。ＷＵＲ ＳＴＡは、ＰＮ更新エレメントを受信したときに、そのローカルのＰＮをＰＮフィールド２８２８に置き換える。
【0114】
＜第８の実施形態＞
図２９を参照すると、ソルトとして暗号計算に使用することができる一意の数値を含まないＷＵＲフレームのセキュリティ保護された送信のためのハイブリッド解決策が示されている。セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム２９００は、２ステップのプロセスとして作成されてよい。第１のステップでは、ＭＡＣヘッダ２９１０のＲＡフィールド２９１４が暗号ハッシュ値に置き換えられる。このハッシュ値は、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの両方に知られているランダムな暗号ソルトを使用して、ＲＡフィールドに対して暗号関数を実行することによって計算されてよいが、その暗号ソルトはＷＵＲフレーム２９００内で送信されない。ランダムな暗号ソルトは、第１、第３、または第５の実施形態において開示されたように、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの間で共有されてよい。第２のステップでは、ＭＩＣフィールド２９３０が、第６および第７の実施形態において開示されたように、ＦＣＳフィールドを除くＷＵＲフレーム全体に対して計算される。次に、ＦＣＳフィールドがＭＩＣフィールド２９３０に置き換えられる。受信側ＷＵＲ ＳＴＡで、最初に、ＭＩＣフィールド２９３０が有効であることが検証され、有効である場合、ハッシュされたＲＡフィールド２９１４が、ローカルに計算されたハッシュ値と比較される。それら２つのハッシュ値が同一である場合、ＳＴＡは、ＷＵＲフレーム２９００の受信者であるとして自分自身を識別し、次にそのＰＣＲをウェイクアップすることができる。一意の暗号ソルトがハッシュされたＲＡフィールド２９１４の計算に使用されている限り、ＭＩＣフィールド２９３０がＷＵＲフレームごとに異なることを保証することができ、したがって、リプレイ攻撃を阻止することができる。
図２９を参照すると、ソルトとして暗号計算に使用することができる一意の数値を含まないＷＵＲフレームのセキュリティ保護された送信のためのハイブリッド解決策が示されている。セキュリティ保護されたＷＵＲフレーム２９００は、２ステップのプロセスとして作成されてよい。第１のステップでは、ＭＡＣヘッダ２９１０のＲＡフィールド２９１４が暗号ハッシュ値に置き換えられる。このハッシュ値は、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの両方に知られているランダムな暗号ソルトを使用して、ＲＡフィールドに対して暗号関数を実行することによって計算されてよいが、その暗号ソルトはＷＵＲフレーム２９００内で送信されない。ランダムな暗号ソルトは、第１、第３、または第５の実施形態において開示されたように、ＡＰとＷＵＲ ＳＴＡの間で共有されてよい。第２のステップでは、ＭＩＣフィールド２９３０が、第６および第７の実施形態において開示されたように、ＦＣＳフィールドを除くＷＵＲフレーム全体に対して計算される。次に、ＦＣＳフィールドがＭＩＣフィールド２９３０に置き換えられる。受信側ＷＵＲ ＳＴＡで、最初に、ＭＩＣフィールド２９３０が有効であることが検証され、有効である場合、ハッシュされたＲＡフィールド２９１４が、ローカルに計算されたハッシュ値と比較される。それら２つのハッシュ値が同一である場合、ＳＴＡは、ＷＵＲフレーム２９００の受信者であるとして自分自身を識別し、次にそのＰＣＲをウェイクアップすることができる。一意の暗号ソルトがハッシュされたＲＡフィールド２９１４の計算に使用されている限り、ＭＩＣフィールド２９３０がＷＵＲフレームごとに異なることを保証することができ、したがって、リプレイ攻撃を阻止することができる。
【0115】
＜アクセスポイントの構成＞
図３０は、本開示において説明されたセキュリティ保護された送信方式を実装する例示的なＡＰのＰＣＲ３０００のブロック図である。ＡＰは、図１のＡＰ１１０であってよい。ＰＣＲ３０００はアンテナ３００２に接続され、８０２．１１の信号の送信および受信に使用され、ウェイクアップ信号の送信にも使用される。ＰＣＲ３０００は、ＲＦ／アナログフロントエンド３０１０と、ＰＨＹ処理ユニット３０２０と、暗号回路３０４０に接続されたＭＡＣ処理ユニット３０３０とを含む。
図３０は、本開示において説明されたセキュリティ保護された送信方式を実装する例示的なＡＰのＰＣＲ３０００のブロック図である。ＡＰは、図１のＡＰ１１０であってよい。ＰＣＲ３０００はアンテナ３００２に接続され、８０２．１１の信号の送信および受信に使用され、ウェイクアップ信号の送信にも使用される。ＰＣＲ３０００は、ＲＦ／アナログフロントエンド３０１０と、ＰＨＹ処理ユニット３０２０と、暗号回路３０４０に接続されたＭＡＣ処理ユニット３０３０とを含む。
【0116】
ＲＦ／アナログフロントエンド３０１０は、アンテナ３００２との間でのアナログ信号の伝達の責任を負い、自動利得制御（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）などのサブコンポーネントを含んでよい。
【0117】
ＰＨＹ処理ユニット３０２０は、ＰＨＹレイヤ信号の処理の責任を負い、ＯＦＤＭ変調器／復調器３０２２をさらに含む。ＯＦＤＭ変調器／復調器３０２２は、送信信号のＯＦＤＭ変調または受信されたＯＦＤＭ信号の復調の責任を負う。送信側では、ＯＦＤＭ変調を８０２．１１のＰＰＤＵに適用することに加えて、選択されたＯＦＤＭサブキャリアにデータを投入することによって、ＯＦＤＭ変調器／復調器３０２２が、ＷＵＲ信号（例えば、ＯＯＫ）の生成にも使用される。
【0118】
ＭＡＣ処理ユニット３０３０は、再送信、フラグメンテーション、アグリゲーションなどの、さまざまなＭＡＣ関連の処理の責任を負う。加えて、ＭＡＣ処理ユニット３０３０は、ＷＵＲペイロード生成器３０３２も組み込み、ＷＵＲペイロード生成器３０３２は、ＡＰによって送信されるＷＵＲパケットに含まれるペイロードの内容を生成する責任を負う。
【0119】
暗号回路３０４０は、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを作成するための暗号計算に使用される。ＡＰは、暗号回路３０４０を使用して、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵ内で使用されるメッセージ完全性コード（ＭＩＣ）を生成する。暗号回路３０４０は、ＰＣＲモード中に、保護された８０２．１１のフレームの暗号化および暗号解読に使用されてもよい。
【0120】
図３１は、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを送信できる例示的なＡＰ３１００のより詳細なブロック図であり、ＡＰ３１００は、図１のＡＰ１１０であってよい。ＡＰ３１００は、メモリ３１２０に結合された中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１３０、二次ストレージ３１４０、１つまたは複数の無線通信インタフェース３１５０、およびその他の有線通信インタフェース３１７０を含む。二次ストレージ３１４０は、関連する命令コード、データなどを永続的に格納するために使用される不揮発性コンピュータ可読記憶媒体であってよい。
【0121】
ＣＰＵ３１３０は、ウェイクアップの時点で、命令コードおよび関連するデータを、実行のために揮発性メモリ３１２０にコピーしてよい。命令コードは、ＡＰ３１００の動作に必要な、オペレーティングシステム、ユーザアプリケーション、デバイスドライバ、実行コードなどであってよい。命令コードのサイズ、したがって二次ストレージ３１４０およびのメモリ３１２０の両方のストレージ容量は、図３３のＳＴＡ３３００のストレージ容量より大幅に大きくてよい。
【0122】
ＡＰ３１００は、電源３１１０を備えてもよく、電源３１１０は、ほとんどの場合、商用電源であってよいが、場合によっては、ある種の大容量バッテリ（例えば自動車用バッテリ）であってもよい。有線通信インタフェース３１７０は、イーサネット（登録商標）インタフェース、または電力線インタフェース、または電話線インタフェースなどであってよい。
【0123】
無線通信インタフェース３１５０は、セルラー通信用のインタフェース、またはＺｉｇｂｅｅなどの短距離通信プロトコル用のインタフェースを含んでよく、あるいはＷＬＡＮインタフェースであってよい。無線通信インタフェース３１５０は、ＭＡＣモジュール３１５２およびＰＨＹモジュール３１６０をさらに備えてよい。ＡＰのＭＡＣモジュール３１５２は、図３３のＳＴＡ３３００のＭＡＣモジュールより大幅に複雑であることがあり、多くのサブモジュールを備えることがある。サブモジュールの中でも特に、ＭＡＣモジュール３１５２は、ＷＵＲペイロード生成器３１５８、ＰＣＲペイロード生成器３１５４、およびパケットスケジューラ３１５６を含んでよい。ＰＨＹモジュール３１６０は、送信／受信信号との間でのＭＡＣモジュールのデータの変換の責任を負い、ＯＦＤＭ変調器／復調器３１６２をさらに含む。暗号回路３１６４は、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを作成するために暗号計算に使用され、ＰＣＲモード中に、保護された８０２．１１のフレームの暗号化および暗号解読に使用されてもよい。無線インタフェースは、ＰＨＹモジュールを介して１つまたは複数のアンテナ３１０２に結合されてもよく、アンテナ３１０２は、無線媒体との間での無線通信信号の実際の送信／受信の責任を負う。
【0124】
【0125】
＜ＳＴＡの構成＞
図３２は、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを受信することができ、２つの別々の無線機（８０２．１１のＯＦＤＭ信号を送信および受信するためのＰＣＲ３２２０、ならびにＷＵＲ信号を受信するためのＷＵＲ３２１０）を備える、ＷＵＲ ＳＴＡ３２００を示している。
図３２は、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを受信することができ、２つの別々の無線機（８０２．１１のＯＦＤＭ信号を送信および受信するためのＰＣＲ３２２０、ならびにＷＵＲ信号を受信するためのＷＵＲ３２１０）を備える、ＷＵＲ ＳＴＡ３２００を示している。
【0126】
ＷＵＲ３２１０は、アナログ無線信号をアンテナ３２０２から受信する責任を負うＲＦ／アナログフロントエンド３２１２、ウェイクアップ信号のプリアンブル部分を検出してデコードする責任を負うＷＵＲプリアンブル検出モジュール３２１４、およびウェイクアップ信号のペイロード部分をデコードして処理する責任を負うＷＵＲパケットデコーディング／処理モジュール３２１６などの複数のサブコンポーネントを、さらに含む。
【0127】
ＰＣＲ３２２０は、ＲＦ／アナログフロントエンド３２２２と、ＰＨＹ処理ユニット３２２４と、ＭＡＣ処理ユニット３２２６とを含む。ＲＦ／アナログフロントエンド３２２２は、アンテナ３２０２との間でのアナログ信号の伝達の責任を負い、自動利得制御（ＡＧＣ）、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）などのサブコンポーネントを含んでよい。ＰＨＹ処理ユニット３２２４は、ＰＨＹレイヤ信号の処理の責任を負い、送信ＯＦＤＭ信号の変調または受信されたＯＦＤＭ信号の復調の責任を負うＯＦＤＭ変調器／復調器３２３２をさらに含む。
【0128】
暗号回路３２３０は、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを検証するための暗号計算に使用される。ＳＴＡは、暗号回路３２３０を使用して、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵに含まれるＭＩＣと比較するために使用されるメッセージ完全性コード（ＭＩＣ）を生成する。暗号回路３２３０は、ＰＣＲモード中に、保護された８０２．１１のフレームの暗号化および暗号解読に使用されてもよい。
【0129】
図３３は、本開示において説明されているように、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを受信できる、例示的なＳＴＡ３３００の詳細なブロック図であり、ＳＴＡ３３００は図１のＳＴＡ１３０またはＳＴＡ１４０であってよい。ＳＴＡ３３００は、メモリ３３２０に結合された中央処理装置（ＣＰＵ）３３３０、二次ストレージ３３４０、１つまたは複数のＰＣＲインタフェース３３５０、およびＷＵＲインタフェース３３６０を含む。ＰＣＲインタフェース３３５０およびＷＵＲインタフェース３３６０の両方が、同じアンテナ３３０２に接続されている。二次ストレージ３３４０は、関連する命令コード、データなどを永続的に格納するために使用される不揮発性コンピュータ可読記憶媒体であってよい。
【0130】
ＣＰＵ３３３０は、ウェイクアップの時点で、命令コードおよび関連するデータを、実行のために揮発性メモリ３３２０にコピーしてよい。命令コードは、ＳＴＡ３３００の動作に必要な、オペレーティングシステム、ユーザアプリケーション、デバイスドライバ、実行コードなどであってよい。ＳＴＡ３３００は、電源３３１０（例えば、リチウムイオンバッテリまたはコイン電池バッテリなど、または商用電源であってもよい）を備えてもよい。ＰＣＲインタフェース３３５０は、セルラー通信用のインタフェース、またはＺｉｇｂｅｅなどの短距離通信プロトコル用のインタフェースを含んでよく、あるいはＷＬＡＮインタフェースであってよい。
【0131】
ＰＣＲインタフェース３３５０は、ＭＡＣモジュール３３５２と、ＯＦＤＭ変調器／復調器３３５８をさらに含むＰＨＹモジュール３３５４とを含む。
【0132】
ＷＵＲインタフェース３３６０は、アナログ無線信号をアンテナ３３０２から受信する責任を負うＲＦ／アナログフロントエンド３３６２、ウェイクアップ信号のプリアンブル部分を検出してデコードする責任を負うＷＵＲプリアンブル検出モジュール３３６４、ＷＵＲフレームをデコードして処理する責任を負うＷＵＲパケットデコーディング／処理モジュール３３６６（セキュリティ保護されたＷＵＲフレームの検証を含んでよい）などの複数のサブコンポーネントを含む。ＷＵＲインタフェース３３６０は、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵの検証のための暗号計算に使用される専用の秘密鍵３３７０を格納してもよい。ＷＵＲインタフェース３３６０は、リプレイ攻撃を検出するために使用される独立したＷＵＲリプレイカウンタ３３７２を維持してもよい。どの時点でも、無線インタフェースのうちの１つのみ（ＰＣＲインタフェース３３５０またはＷＵＲインタフェース３３６０のいずれか）が動作中であることが期待される。
【0133】
暗号回路３３８０は、セキュリティ保護されたＷＵＲ ＰＰＤＵを検証するために暗号計算に使用され、ＰＣＲモード中に、保護された８０２．１１のフレームの暗号化および暗号解読に使用されてもよい。
【0134】
【0135】
前述の実施形態では、本開示は、例としてハードウェアを使用して構成されるが、ハードウェアと連携するソフトウェアによって提供されてもよい。
【0136】
加えて、実施形態の説明において使用される機能ブロックは、通常、ＬＳＩデバイス（集積回路）として実装される。それらの機能ブロックは、個別のチップとして形成されてよく、それらの機能ブロックの一部または全部が、単一のチップに統合されてよい。本明細書では「ＬＳＩ」という用語が使用されているが、統合のレベルに応じて、「ＩＣ」、「システムＬＳＩ」、「スーパーＬＳＩ」、または「ウルトラＬＳＩ」という用語が使用されてもよい。
【0137】
加えて、回路の統合は、ＬＳＩに限定されず、ＬＳＩ以外の専用回路または汎用プロセッサによって実現されてよい。ＬＳＩの製造後に、プログラム可能なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、またはＬＳＩ内の回路セルの接続および設定の再構成を可能にするリコンフィギュラブルプロセッサが使用されてよい。
【0138】
ＬＳＩに置き換わる回路統合技術が、半導体技術またはこの技術から派生したその他の技術における進歩の結果として出現した場合、機能ブロックは、そのような技術を使用して統合され得る。別の可能性は、バイオ技術および／または同様のものの適用である。
【産業上の利用可能性】
【0139】
本開示は、受信機の動作中の無線の状態が送信機の記録と異なっている状態の不一致から回復するために、無線装置に適用することができる。
【符号の説明】
【0140】
１１０、２２００ ＡＰ
１２０、１３０、１４０、３３００ ＷＵＲ ＳＴＡ
１１２、１２２、１３２、１４２、３０００、３１５０、３２２０、３３５０ ＰＣＲ
１２４、１３４、１４４、３２１０、３３６０ ＷＵＲｘ
３００２、３１０２、３２０２、３３０２ アンテナ
３０１０、３２２２、３３６２ ＲＦ／アナログフロントエンド
３０２０、３１６０、３２２４、３３５４ ＰＨＹ処理回路
３０２２、３１６２、３２２８、３３５８ ＯＦＤＭ変調器／復調器
３０４０、３１６４、３２３０、３３８０ 暗号回路
３０３２、３１５８ ＷＵＲペイロード生成器
３０３０、３１５２、３２２６、３３５２ ＭＡＣ処理回路
３１５４ ＰＣＲペイロード生成器
３１５６ パケットスケジューラ
３１１０、３３１０ 電源
３１２０、３３２０ メモリ
３１３０、３３３０ ＣＰＵ
３１４０、３３４０ 二次ストレージ
３１５０ 無線Ｉ／Ｆ
３１７０ 有線通信Ｉ／Ｆ
３２１４、３３６４ ＷＵＲプリアンブル検出
３２１６、３３６６ ＷＵＲパケットデコーディング／処理モジュール
３３７０ 秘密鍵
３３７２ ＷＵＲリプレイカウンタ
（略語）
ＡＰ： アクセスポイント
ＣＲＣ： 巡回冗長コード
ＦＣＳ： フレームチェックシーケンス
ＧＭＫ： グループマスター鍵
ＧＴＫ： グループ一時鍵
ＩＧＴＫ： 完全性グループ一時鍵
ＭＡＣ： 媒体アクセス制御
ＭＩＣ： メッセージ完全性コード
ＯＯＫ： オンオフキーイング
ＯＢＳＳ： 重複基本サービスセット
ＯＦＤＭ： 直交周波数分割多重
ＰＣＲ： 主接続無線
ＰＨＹ： 物理レイヤ
ＰＭＫ： ペアワイズマスター鍵
ＰＮ： パケット番号
ＰＰＮ： 部分パケット番号
ＰＴＫ： ペアワイズ一時鍵
ＰＴＳＦ： 部分タイミング同期機能（ＴＳＦ）
ＲＡ： 受信機アドレス
ＲＳＮＡ： ロバストセキュリティネットワークアソシエーション
ＳＴＡ： 基地局
ＴＡ： 送信機アドレス
ＴＳＦ： タイミング同期機能
ＴＫ： 一時鍵
ＷＵＰ： ウェイクアップパケット
ＷＵＲ： ウェイクアップ無線
ＷＵＲｘ： ウェイクアップ受信機
１２０、１３０、１４０、３３００ ＷＵＲ ＳＴＡ
１１２、１２２、１３２、１４２、３０００、３１５０、３２２０、３３５０ ＰＣＲ
１２４、１３４、１４４、３２１０、３３６０ ＷＵＲｘ
３００２、３１０２、３２０２、３３０２ アンテナ
３０１０、３２２２、３３６２ ＲＦ／アナログフロントエンド
３０２０、３１６０、３２２４、３３５４ ＰＨＹ処理回路
３０２２、３１６２、３２２８、３３５８ ＯＦＤＭ変調器／復調器
３０４０、３１６４、３２３０、３３８０ 暗号回路
３０３２、３１５８ ＷＵＲペイロード生成器
３０３０、３１５２、３２２６、３３５２ ＭＡＣ処理回路
３１５４ ＰＣＲペイロード生成器
３１５６ パケットスケジューラ
３１１０、３３１０ 電源
３１２０、３３２０ メモリ
３１３０、３３３０ ＣＰＵ
３１４０、３３４０ 二次ストレージ
３１５０ 無線Ｉ／Ｆ
３１７０ 有線通信Ｉ／Ｆ
３２１４、３３６４ ＷＵＲプリアンブル検出
３２１６、３３６６ ＷＵＲパケットデコーディング／処理モジュール
３３７０ 秘密鍵
３３７２ ＷＵＲリプレイカウンタ
（略語）
ＡＰ： アクセスポイント
ＣＲＣ： 巡回冗長コード
ＦＣＳ： フレームチェックシーケンス
ＧＭＫ： グループマスター鍵
ＧＴＫ： グループ一時鍵
ＩＧＴＫ： 完全性グループ一時鍵
ＭＡＣ： 媒体アクセス制御
ＭＩＣ： メッセージ完全性コード
ＯＯＫ： オンオフキーイング
ＯＢＳＳ： 重複基本サービスセット
ＯＦＤＭ： 直交周波数分割多重
ＰＣＲ： 主接続無線
ＰＨＹ： 物理レイヤ
ＰＭＫ： ペアワイズマスター鍵
ＰＮ： パケット番号
ＰＰＮ： 部分パケット番号
ＰＴＫ： ペアワイズ一時鍵
ＰＴＳＦ： 部分タイミング同期機能（ＴＳＦ）
ＲＡ： 受信機アドレス
ＲＳＮＡ： ロバストセキュリティネットワークアソシエーション
ＳＴＡ： 基地局
ＴＡ： 送信機アドレス
ＴＳＦ： タイミング同期機能
ＴＫ： 一時鍵
ＷＵＰ： ウェイクアップパケット
ＷＵＲ： ウェイクアップ無線
ＷＵＲｘ： ウェイクアップ受信機
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】